µ Giáo án Vật lí 12 µ Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan µ Trang Ngày 17/2/2011 Tiết 66-Tuần 33 Bài 38 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH I MỤC TIÊU - Nêu phản ứng phân hạch - Giải thích (một cách định tính) phản ứng phân hạch phản ứng hạt nhân toả lượng - Lí giải tạo thành phản ứng dây chuyền nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền II CHUẨN BỊ Giáo viên: Một số phim ảnh phản ứng phân hạch, bom A, lò phản ứng … Học sinh: Ôn lại phóng xạ III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động : Ổn định lớp Hoạt động : Kiểm tra cũ -Định nghĩa tượng phóng xạ ? Nêu dạng phóng xạ viết phản ứng cho dạng phóng xạ ? -Nêu đặc tính trình phóng xạ ? Viết biểu thức định luật phóng xạ, chu kì bán rã ? Hoạt động : Tìm hiểu chế phản ứng phân hạch Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức - Y/c HS đọc Sgk cho biết phản ứng - HS đọc Sgk ghi nhận phản ứng I Cơ chế phản ứng phân hạch phân hạch ? phân hạch Phản ứng phân hạch ? - Phản ứng hạt nhân tự xảy → Phản ứng phân hạch vỡ hạt nhân nặng thành hạt nhân phản ứng phân hạch tự phát (xác suất trung bình (kèm theo vài nơtrôn nhỏ) phát ra) - Ta quan tâm đên phản ứng phân hạch kích thích - Quá trình phóng xạ α có phải phân - Không, hai mảnh vỡ có khối lượng Phản ứng phân hạch kích thích khác nhiều hạch không ? n + X → X* → Y + Z + kn 235 238 239 - Xét phân hạch 92U , 92U , 92U - HS đọc Sgk, phải truyền cho hạt nhân (k = 1, 2, 3) → chúng nhiên liệu công X lượng đủ lớn (giá trị tối Quá trình phân hạch X nghiệp hạt nhân thiếu lượng này: lượng không trực tiếp mà phải qua trạng - Để phân hạch xảy cần phải làm ? kích hoạt, cỡ vài MeV), cách cho thái kích thích X* - Dựa sơ đồ phản ứng phân hạch hạt nhân “bắt” nơtrôn → trạng thái - Trạng thái kích thích không bền vững → kích thích (X*) xảy phân hạch - Tại không dùng prôtôn thay cho - Prôtôn mang điện tích dương → chịu nơtrôn? lực đẩy hạt nhân tác dụng Hoạt động : Tìm hiểu lượng phân hạch Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức II Năng lượng phân hạch - Thông báo phản ứng phân hạch - HS ghi nhận hai phản ứng - Xét phản ứng phân hạch: 235 n + 235 U → 236 U* U 92 92 92 → 95 Y + 138 I + 301n 39 53 n + 235 U → 236 U* 92 92 95 → 139 Xe+ 38 Sr + 201n 54 - HS ghi nhận phản ứng phân hạch - Thông báo kết phép toán toả lượng chứng tỏ hai phản ứng phản ứng toả lượng: lượng phân hạch 6,022.1023.212 - 1g 235 U phân hạch toả lượng E = 92 235 ? = 5,4.1023MeV = 8,64.107J → Tương đương 8,5 than dầu toả cháy hết - HS ghi nhận phản ứng dây chuyền - Trong phân hạch 235 U kèm theo 2,5 92 nơtrôn (trung bình) với lượng lớn, 239 Pu kèm theo nơtrôn 94 - Các nơtrôn kích thích hạt nhân → phân hạch → tạo thành phản ứng dây chuyền Phản ứng phân hạch toả lượng - Phản ứng phân hạch 235 U phản 92 ứng phân hạch toả lượng, lượng gọi lượng phân hạch - Mỗi phân hạch 235 U tỏa 92 lượng 212MeV Phản ứng phân hạch dây chuyền - Giả sử sau phân hạch có k nơtrôn giải phóng đến kích thích hạt nhân 235 U tạo nên 92 phân hạch - Sau n lần phân hạch, số nơtrôn giải µ Giáo án Vật lí 12 µ Biên soạn : Nguyễn Văn Khai - Trường THPT Cầu Quan µ Trang - Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrôn giải phóng tiếp tục kích thích phân hạch mới? - Khi k < → điều xảy ? - Khi k = 1→ điều xảy ? (Ứng dụng nhà máy điện nguyên tử) - Khi k > → điều xảy ra? (Xảy trường hợp nổ bom) - Muốn k ≥ cần điều kiện ? - Lưu ý: khối lượng tối thiểu để phản ứng phân hạch tự trì: khối lượng tới hạn Với 235 U vào cỡ 15kg, 239 Pu vào cỡ 5kg 92 94 - Làm để điều khiển phản ứng phân hạch ? - Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrôn → dùng làm điều khiển phản ứng phân hạch có điều khiển - Sau n lần phân hạch: kn → kích thích phóng kn kích thích kn phân hạch kn phân hạch + Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh + Khi k = 1: phản ứng phân hạch - Số phân hạch giảm nhanh - Số phân hạch không đổi → lượng dây chuyền tự trì, lượng phát không đổi toả không đổi - Số phân hạch tăng nhanh → + Khi k > 1: phản ứng phân hạch lượng toả lớn → kiểm dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh, gây bùng soát được, gây bùng nổ - Khối lượng chất phân hạch phải đủ nổ lớn để số nơtrôn bị “bắt”