Bài giảng vật lí 12 thao giảng phản ứng phân hạch (5)

13/04/2009 Đào Văn Tám KIỂM TRA BÀI CŨ Câu : Thế tượng phóng xạ? Câu : Đặc tính tượng phóng xạ? Câu : Viết công thức định luật phóng xạ, nêu tên đại lượng? Câu : Một chất phóng xạ ban đầu có 1000g Sau chu kỳ bán rã có gam chất bị biến đổi thành chất khác? 13/04/2009 Đào Văn Tám I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch gì? Phản ứng phân hạch kích thích II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch tỏa lượng Phản ứng phân hạch dây chuyền Phản ứng phân hạch có điều khiển 13/04/2009 Đào Văn Tám I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch gì? Phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích Nhiên liệu CNNLHN : 235 92 13/04/2009 238 239 vỡ Không phải Vì hai mảnh 92lượng khác xa 92nhiều có khối U ; U ; Đào Văn Tám Pu C1 I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch kích thích + Thực phản ứng : cung cấp lượng kích hoạt (vài MeV) + Cách thực bắn nơtrôn vàodụng hạt nhân, Prôtôn tích: điện dương,chậm chịu tác hạt nhân chuyển trạng lực đẩy lên hạtthái nhânkích tác thích dụng (không bền vững), vỡ thành hai mảnh C2 + Phân hạch phải qua trạng thái kích thích (X → X ) * 13/04/2009 Đào Văn Tám I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch kích thích n + X → X → Y + Z + kn * ( k =1, 2,3) X* vỡ thành mảnh Y Z kèm theo vài nơtrôn 13/04/2009 Đào Văn Tám II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch tỏa lượng 1 n+ 235 92 U→ n+ 235 92 U→ 236 92 236 92 U → Y+ * U → * 95 39 139 54 138 53 95 38 I+3 n Xe + Sr + n Năng lượng phân hạch lượng tỏa phản ứng phân hạch 13/04/2009 Đào Văn Tám II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch tỏa lượng Một vài thí dụ : hạt 235U phân hạch tỏa khoảng 210MeV 1gam 235U phân hạch tỏa lượng 8,5.1010J Tương đương tỏa nhiệt 8,5 than Văn Tám Hoặc dầuĐàohỏa cháy hoàn toàn 13/04/2009 Bảng II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền Sau phân hạch có k nơtrôn sinh quay lại kích thích hạt nhân 235U tạo nên phân hạch mới, sau n lần phân hạch có kn nơtrôn giải phóng tạo kn phân hạch 13/04/2009 Đào Văn Tám II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền k < : PƯ PH dây chuyền tắt nhanh k = : PƯPH dây chuyền tự trì, NL phát không đổi theo thời gian k ≥ : PƯPH dây chuyền tự trì, NL phát tăng nhanh gây bùng nổ Khối lượng chất phân hạch phải khối lượng tới hạn Thí dụ với U m = 15kg; với Pu m = 5kg 13/04/2009 Đào Văn Tám II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch có điều khiển (khi k = 1) Thực phản ứng lò phản ứng hạt nhân Dùng điều khiển có chứa bo, cađimi để điều khiển cho k Năng lượng tỏa từ lò phản ứng dùng để sản xuất điện nhà máy điện nguyên tử, Với lò phản ứng vừa phải đặt lên máy bay, hay tàu thủy 13/04/2009 Đào Văn Tám LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ 13/04/2009 Đào Văn Tám BOM NGUYÊN TỬ Tại ném bom nổ? Bình thường không nổ? Năm 1945, Mỹ ném xuống thành phố Hirôsima Nhật bom nguyên tử với khối lượng Urani nguyên chất với khối lượng tới hạn khoảng 50kg! 13/04/2009 Đào Văn Tám Cảnh hoang tàn Mỹ ném bom nguyên tử xuống thành phố Hidroshima Nagashaki tháng năm 1945 13/04/2009 Đào Văn Tám Nội dung học Phân hạch vỡ hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình ( kèm theo vài nơ trôn phát ra) Phân hạch 235U tác dụng nơ trôn tỏa NL vào cỡ 200MeV trì theo trình dây chuyền (trong điều kiện khối lượng u đủ lớn) Các sản phẩm phân hạch hạt nhân chứa nhiều nơ tron phóng xạ bê ta trừ Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều khiển tạo lò phản ứng 13/04/2009 Đào Văn Tám Vận dụng Xét phân hạch : n+ 235 92 U→ Y+ 94 39 139 53 I + n+ γ Tính NL tỏa phân hạch hạt 235U Biết 235U=234,99332U; 139I=138,897U; 94Y=93,89014U Hướng dẫn : • Tính tổng khối lượng hạt trước phản ứng • Tính tổng khối lượng hạt sau phản ứng • Tính độ hụt khối • Áp dụng biểu thức liên hệ lượng khối lượng • Đổi đơn vị 13/04/2009 Đào Văn Tám Dặn dò • Làm tập SGK trang 198 • Đọc thêm “Lò phản ứng PWR” • Đọc trước 39 : Phản ứng nhiệt hạch CHÀO TẠM BIỆT ! 13/04/2009 Đào Văn Tám Hình 38.1 : Sơ đồ phân hạch Y n X X* n n Z 13/04/2009 Đào Văn Tám Phản ứng phân hạch gì? Y X Z HẠT NHÂN NẶNG Y X 13/04/2009 HAI HẠT NHÂN NHẸ X* T Tám TK Đào Văn T Z Phản ứng hạt nhân kích thích Y n X X* Z Y n 13/04/2009 X X* Đào Văn Tám n n Z Phản ứng phân hạch dây chuyền U n U n U n U U n U U 13/04/2009 Đào Văn Tám Phản ứng phân hạch dây chuyền k=2 U U U n U U U U 13/04/2009 Đào Văn Tám Bảng phân bố NL giải phóng trình phân hạch hạt nhân U NL giải phóng phân hạch (trong 10-4s) NL tỏa phóng xạ mảnh Tổng NL tỏa 13/04/2009 • ĐN mảnh : 167MeV • ĐN nơtrôn : 5MeV • ĐN prôtôn : 6Mev • ĐN êlectron : 8MeV • ĐN gamma : 6MeV • ĐN nơtrinô : 12Mev 204MeV Đào Văn Tám 13/04/2009 Đào Văn Tám [...]... các bài tập SGK trang 198 • Đọc thêm bài “Lò phản ứng PWR” • Đọc trước bài 39 : Phản ứng nhiệt hạch CHÀO TẠM BIỆT ! 13/04/2009 Đào Văn Tám Hình 38.1 : Sơ đồ phân hạch Y n X X* n n Z 13/04/2009 Đào Văn Tám Phản ứng phân hạch là gì? Y X Z HẠT NHÂN NẶNG Y X 13/04/2009 HAI HẠT NHÂN NHẸ X* T Tám TK Đào Văn T Z Phản ứng hạt nhân kích thích Y n X X* Z Y n 13/04/2009 X X* Đào Văn Tám n n Z Phản ứng phân hạch. ..II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH 3 Phản ứng phân hạch có điều khiển (khi k = 1) Thực hiện phản ứng trong lò phản ứng hạt nhân Dùng thanh điều khiển có chứa bo, cađimi để điều khiển cho k luôn bằng 1 Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng được dùng để sản xuất điện năng trong nhà máy điện nguyên tử, Với lò phản ứng vừa phải có thể đặt lên máy bay, hay tàu thủy 13/04/2009 Đào Văn Tám LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NGUYÊN... Văn Tám Nội dung bài học Phân hạch là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình ( kèm theo một vài nơ trôn phát ra) Phân hạch của 235U dưới tác dụng của một nơ trôn tỏa ra NL vào cỡ 200MeV và được duy trì theo quá trình dây chuyền (trong điều kiện khối lượng u đủ lớn) Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều nơ tron và phóng xạ bê ta trừ Phản ứng phân hạch dây chuyền có... phân hạch dây chuyền có điều khiển được tạo ra trong lò phản ứng 13/04/2009 Đào Văn Tám Vận dụng 1 Xét phân hạch : 0 n+ 235 92 U→ Y+ 94 39 139 53 I + 3 n+ γ 1 0 Tính NL tỏa ra khi phân hạch 1 hạt 235U Biết 235U=234,99332U; 139I=138,897U; 94Y=93,89014U Hướng dẫn : • Tính tổng khối lượng các hạt trước phản ứng • Tính tổng khối lượng các hạt sau phản ứng • Tính độ hụt khối • Áp dụng biểu thức liên hệ giữa... Y n 13/04/2009 X X* Đào Văn Tám n n Z Phản ứng phân hạch dây chuyền U n U n U n U U n U U 13/04/2009 Đào Văn Tám Phản ứng phân hạch dây chuyền k=2 U U U n U U U U 13/04/2009 Đào Văn Tám Bảng phân bố của NL giải phóng trong quá trình phân hạch của một hạt nhân U NL giải phóng ngay khi phân hạch (trong 10-4s) NL tỏa ra do phóng xạ của các mảnh Tổng NL tỏa ra 13/04/2009 • ĐN của các mảnh : 167MeV • ĐN... xạ của các mảnh Tổng NL tỏa ra 13/04/2009 • ĐN của các mảnh : 167MeV • ĐN của các nơtrôn : 5MeV • ĐN của các prôtôn : 6Mev • ĐN của các êlectron : 8MeV • ĐN của các gamma : 6MeV • ĐN của các nơtrinô : 12Mev 204MeV Đào Văn Tám 13/04/2009 Đào Văn Tám ... CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch gì? Phản ứng phân hạch kích thích II – NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch tỏa lượng Phản ứng phân hạch dây chuyền Phản ứng phân hạch có điều... 13/04/2009 Đào Văn Tám I – CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch gì? Phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mãnh nhẹ Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích Nhiên liệu CNNLHN :... LƯỢNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền Sau phân hạch có k nơtrôn sinh quay lại kích thích hạt nhân 235U tạo nên phân hạch mới, sau n lần phân hạch có kn nơtrôn giải phóng tạo kn phân hạch