Phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch -Tài liệu Vật lý 12

Khóa hc Vt lí 12 Thy ngVit Hùng Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 I. PHN NG PHÂN HCH 1. Khái nim + Là phn ng trong đó mt ht nhân nng hp th mt ntron chm v thành hai ht nhân trung bình đng thi phóng ra mt s ntron và ta ra mt nng lng rt ln (khong 200 MeV). + Nng lng ta ra di dng đng nng ca các ht. + Các nhiên liu ch yu thc hin phn ng nhit hch là 235 92 U và 239 94 Pu. 2. C ch ca phn ng phân hch  phn ng có th xy ra đc thì phi truyn cho ht nhân m X mt nng lng đ ln (giá tr ti thiu ca nng lng này gi là nng lng kích hot). Cách đn gin nht đ truyn nng lng kích hot cho ht nhân m X là cho mt ntron bn vào X đ X bt (hoc hp th) ntron đó và chuyn sang trng thái kích thích. Trng thái này không bn và kt qu xy ra phân hch theo s đ * n X X Y Z kn Nh vy quá trình phân hch ca ht nhân X không trc tip mà phi qua trng thái kích thích. Ví d: 236 95 1 235 138 1 92 39 0 92 53 0 n U U Y I 3 n 3. c đim + Sau mi phn ng phân hch đu có hn 2 notron chm đc sinh ra. + Phn ng phân hch ta nng lng ln, khong 200 MeV. 4. Phn ng dây chuyn Các ntron to thành sau phân hch có đng nng ln (ntron nhanh) thng b U238 hp th ht hoc thoát ra ngoài khi Urani. Nu chúng đc làm chm li thì có th gây ra s phân hch tip theo cho các ht U235 khác khin cho s phân hch tr thành phn ng dây chuyn. Trên thc t không phi mi ntron sinh ra đu có th gây ra s phân hch (vì có nhiu n tron b mt mát do b hp th bi các tp cht trong nhiên liu, b U238 hp th mà không gây nên phân hch, hoc bay ra ngoài khi nhiên liu ). Vì vy mun có phn ng dây chuyn ta phi xét đn s ntron trung bình k còn li sau mi phân hch. Gi k là s ntron còn li sau phân hch tip tc đc U235 hp th. + Nu k >1: s phân hch tng lên rt nhanh vi tc đ k 1 , k 2 , k 3 …Phn ng dây chuyn tr thành thác l không th không ch. H thng gi là vt hn. ây chính là c ch n ca bom nguyên t. + Nu k < 1: Phn ng dây chuyn không th xy ra. H thng gi là di hn. + Nu k =1: Phn ng dây chuyn có th khng ch. H thng gi là ti hn. âychính là c ch hot đng ca nhà máy đin nguyên t. Mun k 1 thì khi lng Urani hoc Plutoni phi đt đn mt tr s ti thiu gi là khi lng ti hn m th iu kin đ phn ng dây chuyn xy ra là k 1 và m > m th . 5. Lò phn ng ht nhân + Là thit b đ to ra các phn ng phân hch dây chuyn t duy trì và điu khin đc. + Nhiên liu phân hch trong các lò phn ng ht nhân thng là U235 hoc Pu239. PHN NG PHÂN HCH, PHN NG NHIT HCH Môn: Vt lí Thy ng Vit Hùng ây đ thi đi kèm vi Bài ging phn ng phân hch, phn ng nhit hch , thuc khóa hc Vt lí 12 ti website Hocmai.vn.  có th nm vng ni dung kin thc trong Bài ging phn ng phân hch, phn ng nhit hch, Bn cn kt hp xem tài liu bài ging cùng vi bài ging này. Khóa hc Vt lí 12 Thy ngVit Hùng Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 +  đm bo cho k = 1 ngi ta dùng các thanh điu khin cha Bo hay Cd, là các cht có tác dng hp th ntron (khi s ntron trong lò tng lên quá nhiu thì ngi ta cho các thanh điu khin ngp sâu vào khu vc cha nhiên liu đ hp th s ntron tha). + Nng lng ta ra t lò phn ng không đi theo thi gian. Ví d 1: Nhà máy đin nguyên t dùng U235 có công sut 600 MW hot đng liên tc trong 1 nm. Cho bit 1 ht nhân b phân hch to ra nng lng trung bình là 200 MeV, hiu sut nhà máy là 20% . a) Tính lng nhiên liu cn cung cp cho nhà máy trong 1 nm ? b) Tính lng du cn cung cp cho nhà máy công sut nh trên và có hiu sut là 75%. Bit nng sut to nhit ca du là 3.10 7 J/kg. So sánh lng du đó vi urani ? Hng dn gii: a) Vì H = 20% nên công sut urani cn cung cp cho nhà máy là P n = 100.P/20 = 5P Nng lng do nhiên liu cung cp cho nhà máy trong 1 nm là W = P n .t = 365.6.10 8 .24.3600 = 9,64.10 15 J S ht nhân phân dã đc nng lng đó là N = W/200.1,3.10 —13 = 2,96.10 26 ht . Khi lng U235 cung cp cho nhà máy là m = N.A/N A = 1153,7 kg. b) Vì hiu sut nhà máy là 75% nên có công sut 600 MW du có công sut P n / = P/H = 4P/3. Nng lng du cung cp cho 1 nm là W / = P n / t = (4.6.10 8 /3).24.3600.356 = 2,53.10 15 J. Lng du cn cung cp là m / = W / /3.10 7 = 8,4.10 7 kg = 84 000 tn. Ta có 5 m' 7,2.10 m ln. Ví d 2: Nhà máy đin nguyên t dùng U235 có công sut 180 MW. Cho bit 1 ht nhân b phân hch to ra nng lng trung bình là 200 MeV, hiu sut nhà máy là 25% . a) Tính lng nhiên liu cn cung cp cho nhà máy trong 2 tháng (60 ngày) ? b) Tính lng du cn cung cp cho nhà máy công sut nh trên và có hiu sut là 40%. Bit nng sut to nhit ca du là 3.10 7 J/kg. So sánh lng du đó vi urani ? ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … /s: a) 4,55 kg. b) 7776 tn. Ví d 3: Trong phn ng v ht nhân urani U235 nng lng trung bình to ra khi phân chia mt ht nhân là 200 MeV. Mt nhà máy đin nguyên t dùng nguyên liu urani, có công sut 500000 kW, hiu sut là 20%. Lng tiêu th hàng nm nhiên liu urani là bao nhiêu? ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … Khóa hc Vt lí 12 Thy ngVit Hùng Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………………………………………………………………… … /s: 961 kg. III. PHN NG NHIT HCH 1) Khái nim Là phn ng kt hp hai ht nhân rt nh thành ht nhân nng hn. 2) c đim Tuy mt phn ng nhit hch ta ra mt nng lng nh hn mt phn ng phn ng phân hch nhng nu tính theo khi lng nhiên liu thì phn ng nhit hch ta nng lng ln hn. Các phn ng nhit hch ch xy ra  nhit đ rt cao, khong 50 đn 100 triu đ vì ch  nhit đ cao các ht nhân nh mi thu đc đng nng đ ln thng đc lc đy Culông tin li gn nhau đn mc lc ht nhân tác dng kt hp chúng li điu kin đ xy ra phn ng nhit hch là nhit đ phi rt ln (lên đn hàng triu đ). Ngun gc nng lng mt tri và các sao là do phn ng nhit hch. Con ngi dã thc hin đc hin đc phn ng nhit hch di dng s n ca bom khinh khí. 2) Lí do đ con ngi quan tâm nhiu đn phn ng nhit hch: + Có ngun nhiên liu vô tn, nc bin cha 0,015% là D 2 O có th đin phân ly D. + Phn ng nhit hch sch hn phn ng phân hch do không có các cn bã phóng x. Giáo viên : ng Vit Hùng Ngun : Hocmai.vn . Khóa hc Vt lí 12 Thy ngVit Hùng Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58 -12 - Trang | 1 I. PHN NG PHÂN HCH 1. Khái nim +. Sau mi phn ng phân hch đu có hn 2 notron chm đc sinh ra. + Phn ng phân hch ta nng lng ln, khong 200 MeV. 4. Phn ng dây chuyn Các ntron to thành sau phân hch có đng. th gây ra s phân hch tip theo cho các ht U235 khác khin cho s phân hch tr thành phn ng dây chuyn. Trên thc t không phi mi ntron sinh ra đu có th gây ra s phân hch (vì có