Bài 56. Phản ứng phân hạch

Chuû ñeà cô baûn : LÝ THUYẾT 1) Phương trình tổng quát của phản ứng hạt nhân : →A + B C + D Với : A, B : Các hạt nhân tương tác C, D : Các hạt nhân sản phẩm LÝ THUYẾT 2) Các đònh luật bảo toàn phản ứng hạt nhân  Bảo toàn điện tích (Z)  Bảo toàn số nuclôn (A) Ta có : → A1 A2 A3 A4 z1 z2 z3 z4 A + B C + D Với : A 1 + A 2 = A 3 + A 4 Z 1 + Z 2 = Z 3 + Z 4  Bảo toàn năng lượng toàn phần. LÝ THUYẾT 3) Phản ứng hạt nhân tỏa va thu năng lượng Ta có :  M 0 > M : Phản ứng tỏa năng lượng  M 0 < M : Phản ứng thu năng lượng Với : M 0 : Tổng khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng M : Tổng khối lượng của các hạt nhân sau phản ứng 4) Sự phóng xạ : Là từng trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân. LÝ THUYẾT →A B + C Với : A : Hạt nhân mẹ B : Hạt nhân con C : Hạt α hay β 4) Sự phóng xạ : Là từng trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân. LÝ THUYẾT Ta có công thức : λ - t 0 0 K N N = =N e 2 λ - t 0 0 K m m = =m e 2 Với : ; t K = T λ = 0,693 T t : Thời gian phóng xạ T : Chu kỳ bán rã 4) Sự phóng xạ : Là từng trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân. LÝ THUYẾT  H 0 = λN 0  λ λ - t 0 0 K H H = =H e = N 2 Với : m 0 : Khối lượng ban đầu của chất phóng xạ m : Khối lượng của chất phóng xạ ở thời điểm t N 0 : Số nguyên tử ban đầu của chất phóng xạ N : Số nguyên tử của chất phóng xạ ở thời điểm t H 0 : Độ phóng xạ ban đầu của chất phóng xạ H : Độ phóng xạ của chất phóng xạ ở thời điểm t BÀI TẬP Bài 1 : Ban đầu có 2g Radon là chất phóng xạ với chu kỳ bán rã T = 3,8 ( ngày đêm) . Tính : a)Số nguên tử ban đầu b)Số nguyên tử còn lại sau thời gian t = 1,5 T c)Tính ra (Bq) và (Ci) độ phóng xạ của lượng nói trên sau t = 1,5T. 222 86 Rn 222 86 Rn BÀI TẬP a) Số nguyên tử ban đầu A 0 0 N .m N = A = 5,42.1021 (nguyên tử) b) Số nguyên tử còn lại sau t = 1,5 T Bài giải 1 : 0 0 0 t T N N N = = 2 2 2 = 1,91.1021 ( nguyên tử) [...]... 11 1 1 37 18 Ar Bài giải 3 : BÀI TẬP Câu 1b : Gọi : mA, mB : Khối lượng hạt nhân trước phản ứng mC, mD : Khối lượng hạt nhân sau phản ứng Độ chênh lệch khối lượng sau phản ứng : ∆m = (mC + mD) – (mA + mB) Bài giải 3 : BÀI TẬP Câu 1b : ∆m = (mC + mD) – (mA + mB)  Phản ứng (1) : ∆m = - 0,002554 u < 0 : ⇒ Phản ứng tỏa năng lượng Năng lượng tỏa ra : ∆E = ∆mc2 = 0,002554.931 (Mev)  Phản ứng (1) : ∆m =... 2 Vậy : A X = 4 He : Hạt nhân nguyên tử Hêli Z 2 Dạng đầy đủ của phản ứng trên : Na + H  He+ → 23 11 1 1 4 2 20 10 Ne Bài giải 3 : BÀI TẬP Câu 1a : Áp dụng đònh luật bào toàn điện tích và bảo toàn số nuclôn trong phản ứng hạt nhân Với phản ứng (2) : 23 Cl + X  n+ 37 Ar → 11 18 A = 38 -37 = 1 ; Z = 18 – 17 = 1 1 Vậy : A X = 1H : Hạt nhân nguyên tử Hiđrô Z Dạng đầy đủ của phản ứng trên : Cl + H ... ⇒ Phản ứng thu năng lượng Năng lượng thu vào : ∆E = 1,601 (Mev) BÀI TẬP Bài 3tt : Câu 2 : Cho các phản ứng hạt nhân : T + X  He+ n+17,6 (Mev) → 3 1 4 2 1 0 a) Xác đònh hạt nhân X b) Tính năng lượng tỏa ra từ phản ứng trên khi BÀI 56: Cảnh tan hoang Hi-rô-si-ma sau vụ Cột khói vụ nổ bom nguyên tử nổ bom nguyên tử (1945) Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Sự phân hạch a) Sự phân hạch urani Xét thí nghiệm Han Xtơ-ra-xman: dùng nơtron bắn vào urani Kết thí nghiệm: hạt nhân urani vỡ thành hai hạt nhân có khối lượng nhỏ hơn, đồng thời có số nơtron giải phóng, bay Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Sự phân hạch a) Sự phân hạch urani 235 92 U Dùng nơtron nhiệt có lượng 0,01 eV bắn vào phân hạch: A A 235 , ta có phản ứng n+ 92 U → Z1 X + Z X + k n X1 X2 Trong đó, hạt nhân có số khối A thuộc loại trung bình (từ 80 đến 160) hầu hết hạt nhân phóng xạ {k số hạt nhân trung bình sinh ( k = 1, 2, 3…)} Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Sự phân hạch Định nghĩa phản ứng phân hạch Phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích (dùng nơtron chậm, có động 0,1 eV) Các hạt nhân bị phân hạch: 235 92 239 92 239 94 251 98 U ; U ; Pu; Cf Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Sự phân hạch Định nghĩa phản ứng phân hạch 235 U 236U chuyển Vd: Khi hấp thụ nơtron, hạt nhân sang trạng thái kích thích (thành ), trạng thái không bền vững, kết xảy phân hạch phân hạch: 1Phương 235 trình236 95 138 n + 92 U → 92 U → 39Y + 53 I +30 n Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 1.Sự phân hạch: b) Đặc điểm chung phản ứng phân hạch - Sau phản ứng, có nơtron (k > 2) phóng - Mỗi phân hạch giải phóng lượng lớn, gọi lượng hạt nhân Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền: a) Định nghĩa: Các nơtron sinh sau phân hạch lại bị hấp thụ hạt nhân gần đó, làm xảy phân hạch tiếp theo, thế, phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền Phản ứng phân hạch dây chuyền Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền b) Điều kiện xảy phản ứng phân hạch dây chuyền: Để giảm thiểuvào số nơtron bị mấttrung thoát đảmmỗi bảo ≥thuộc Phụ số nơtron bình k cònnhằm lại sau có k 1, khối lượng nhiên liệu hạtm nhân phải có giá trị phân hạch (còn gọi hệ số nhân nơtron) th tối thiểu, gọi khối lượng tới hạn phản ứng dây chuyền không xảy -k1 dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian dẫn tới vụ nổ nguyên tử, không điều khiển Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Lò phản ứng hạt nhân Thanh điều khiển Chất làm chậm Thanh nhiên liệu Vỏ- Nhiệm kim loạivụ: thực phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, có điều khiển 235 239 Lớp phản xạ nơtron U ; Pu graphit Đường- ống làm Nhiên liệu: thí nghiệm - Điều kiện hoạt động: dùng điều khiển có chứa Bo hay Cadimi, chất có tác dụng hấp thụ nơtron, để đảm bảo k=1 Thành bảo vệ phóng xạ Ống làm lạnh tải nhiệt Sơ đồ lò phản ứng nơtron nhiệt Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Nhà máy điện hạt Hơi (ápnhân: suất cao) Tua bin Vùng Bộ phận chính: Nước lò phản ứng hạt nhân hoạt (nóng) lòphận sinh động củaChất tải nhiệt cung cấp nhiệt choBộ sinh lò phản áp suất cao làm chạy tua bin máy ứng Hơi nóng cóBơm Nước mát Bình lò phản ứng Chu trình thứ Điện Máy phát điện Hơi (áp suất thấp) Lối vào chất làm mát Bộ ngưng tụ phát điện Lối chất làm mát Sơ đồ đơn giản hoá Nước (áp suất cao) Nước (áp suất thấp) nhà máy điện hạt nhân Chu trình thứ hai Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Hơi (áp suất cao) Vùng hoạt động lò phản ứng Nước (nóng) Bơm Nước mát Bình lò phản ứng Chu trình thứ Máy phát điện Tua bin Bộ phận sinh Hơi (áp suất thấp) Lối vào chất làm mát Bộ ngưng tụ Lối chất làm mát Nước (áp suất cao) Nước (áp suất thấp) Chu trình thứ hai Điện Cột khói của một vụ nổ bom nguyên tử Cảnh tan hoang của Hi-rô-si-ma sau vụ nổ bom nguyên tử (1945) BÀI 56 Bài 56: PH N NG PHÂN H CHẢ Ứ Ạ 1. Sự phân hạch a) Sự phân hạch của urani Xét thí nghiệm của Han và Xtơ-ra-xman: dùng nitron bắn vào urani. Kết quả thí nghiệm: hạt nhân urani vỡ thành hai hạt nhân có khối lượng nhỏ hơn, đồng thời có một số nơtron được giải phóng. Bài 56: PH N NG PHÂN H CHẢ Ứ Ạ nkXXUn A Z A Z 1 021 235 92 1 0 2 2 1 1 ++→+ U 235 92 1 X Dùng nơtron nhiệt có năng lượng 0,01 eV bắn vào , ta có phản ứng phân hạch: 1. Sự phân hạch a) Sự phân hạch của urani Trong đó, và là hạt nhân có số khối A thuộc loại trung bình (từ 80 đến 160) và hầu hết là hạt nhân phóng xạ k là số hạt nhân trung bình được sinh ra ( k = 1, 2, 3…) 2 X Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích (dùng nơtron chậm, có động năng dưới 0,1 eV). Các hạt nhân có thể bị phân hạch: Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 1. Sự phân hạch Định nghĩa phản ứng phân hạch .;;; 251 98 239 94 239 92 235 92 CfPuUU Vd: Khi hấp thụ nơtron, hạt nhân chuyển sang trạng thái kích thích (thành ), trạng thái này không bền vững, và kết quả là xảy ra phân hạch. Phương trình phân hạch: U 235 Bài 56: PH N NG PHÂN H CHẢ Ứ Ạ 1. Sự phân hạch Định nghĩa phản ứng phân hạch U 236 nIYUUn 1 0 138 53 95 39 236 92 235 92 1 0 3++→→+ - Sau mỗi phản ứng, đều có hơn 2 nơtron (k > 2) được phóng ra. - Mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn, còn gọi là năng lượng hạt nhân. Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 1.Sự phân hạch b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch Bài 56: PH N NG PHÂN H CHẢ Ứ Ạ 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền a) Định nghĩa Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch lại có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân ở gần đó, làm xảy ra phân hạch tiếp theo, và cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền. Phản ứng phân hạch dây chuyền Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền b) Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền: Phụ thuộc vào số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi là hệ số nhân nơtron) - k < 1 - k = 1 - k > 1 phản ứng dây chuyền không xảy ra. phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi, điều khiển được, xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân. dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian dẫn tới vụ nổ nguyên tử, không điều khiển được. Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn ≥ th m [...].. .Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Thanh điều khiển 3 Lò phản ứng hạt nhân Chất làm chậm Thanh nhiên liệu - Nhiệm vụ: Vỏ kim loại thực hiện phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, có điều khiển Lớp phản BÀI 56: 1. Sự phân hạch. a. Sự phân hạch của urani Dùng nơtron nhiệt ( còn gọi là nơtron chậm) có năng lượng cỡ 0,01 eV bắn vào 235 U ,ta có phản ứng phân hạch nkX A Z X A Z Un 1 0 235 92 1 0 2 2 2 1 1 1 ++→+ X 1 và X 2 là các hạt nhân có số khối trung bình, tỏa ra năng lượng khoảng 200MeV. • Ví dụ: Phản ứng phân hạch của U235 MeVnIYUUn 200 1 0 3 138 53 95 39 236 92 235 92 1 0 +++→→+ n U235 U235 U236 U236 Y95 I138 Y95 I138 n n γ n β - Y95 I138 n n n β - U236 U235 n MeVnIYUUn 200 1 0 3 138 53 95 39 236 92 235 92 1 0 +++→→+ γ b. Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch. - Sau mỗi phản ứng đều có hơn 2 nơtron được phóng ra. -Mỗi phản ứng phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn gọi là năng lượng hạt nhân [...]... hạch dây chuyền Gọi K là số nơtron trung bình còn lại sau mỗi phân hạch: - Nếu K1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian, gọi là phản ứng dây chuyền khơng điều khiển được Để có K≥1, thì khối lượng nhiên liệu phải có một giá trị tối thiểu,GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ Bài: SỰ PHÂN HẠCH. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ KIỂM TRA BÀI CŨ: KIỂM TRA BÀI CŨ: Cho phản ứng hạt nhân: A + B → C + D  Cho biết điều kiện để 1 phản ứng hạt nhân toả năng lượng ?  Những loại phản ứng hạt nhân nào có thể tỏa năng lượng ? Tiết 89: Tiết 89:  SỰ PHÂN HẠCH  NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968 Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968 [...]... (công suất 500kW, có 89 thanh nhiên liệu là hợp kim chứa Urani đã làm giàu tới 36% U 235)  CỦNG CỐ  U 235 có thể phân hạch theo nhiều cách khác nhau, một phản ứng phân hạch của U 235: 235 92U + 1 95 0 n → 42 Mo + 139 57 La − + 2n + 7e + 215 MeV Cho NA = 6,02.1023 mol-1  Hỏi 1g U235 phân hạch hoàn toàn toả ra bao nhiêu năng lượng? Tính khối lượng xăng tương đương, biết năng suất toả nhiệt của xăng là... Julius Robert Oppenheimer (1904–1967) SỰ NỔ CỦA BOM NGUYÊN TỬ Julius Robert Oppenheimer (1904–1967) I PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN    Trong các đồng vị có thể phân hạch khi hấp thụ nơtrôn chậm, đáng chú ý nhất là đồng vị U 235 và plutôni Pu 239 Urani thiên nhiên là hỗn hợp của 3 đồng vị: U 238 chiếm 99,27%, U 235 chiếm 0,72% và U 234 chiếm 0,01% Đồng vị U 235 dễ bị phân hạch nhất Việc tách riêng U 235 rất... những thanh nhiên liệu hạt nhân làm bằng hợp kim chứa urani đã làm giàu B : chất làm chậm (nước nặng D2O) C : các thanh điều chỉnh (hấp thụ nơtrôn mà không phân hạch) Khi lò hoạt động thì các thanh điều chỉnh tự động giữ độ cao sao cho s=1 Phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng dưới dạng động năng của các mảnh hạt nhân và các hạt khác, động năng này chuyển thành nhiệt, nhờ chất tải nhiệt cung cấp nhiệt choGIÁO ÁN ĐIỆN TỬ GIÁO ÁN ĐIỆN TỬ Bài: SỰ PHÂN HẠCH. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ KIỂM TRA BÀI CŨ: KIỂM TRA BÀI CŨ: Cho phản ứng hạt nhân: A + B → C + D  Cho biết điều kiện để 1 phản ứng hạt nhân toả năng lượng ?  Những loại phản ứng hạt nhân nào có thể tỏa năng lượng ? Tiết 89: Tiết 89:  SỰ PHÂN HẠCH  NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968 Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968 [...]... tấn II NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ II NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Chất tải nhiệt Hơi đi tới tuabin C D Nước A B Bơm II NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ      A : những thanh nhiên liệu hạt nhân làm bằng hợp kim chứa urani đã làm giàu B : chất làm chậm (nước nặng D2O) C : các thanh điều chỉnh (hấp thụ nơtrôn mà không phân hạch) Khi lò hoạt động thì các thanh điều chỉnh tự động giữ độ cao sao cho s=1 Phản ứng phân hạch.. . hạt nhân và các hạt khác, động năng này chuyển thành nhiệt, nhờ chất tải nhiệt cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi, hơi nước làm chạy tua bin phát điện II NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Nhiều nhà máy điện nguyên tử đã được xây dựng ở các nước công nghiệp  Trên 35% tổng điện năng sản xuất hàng năm ở Pháp, Thụy Điển, Phần Lan…  Trên 30% ở Nhật  Trên 12% ở Mỹ  Nước ta có một lò phản ứng hạt nhân nhỏ ở Đà Lạt,... tới hạn mh  BOM NGUYÊN TỬ Julius Robert Oppenheimer (1904–1967) SỰ NỔ CỦA BOM NGUYÊN TỬ Julius Robert Oppenheimer (1904–1967) I PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN    Trong các đồng vị có thể phân hạch khi hấp thụ nơtrôn chậm, đáng chú ý nhất là đồng vị U 235 và plutôni Pu 239 Urani thiên nhiên là hỗn hợp của 3 đồng vị: U 238 chiếm 99,27%, U 235 chiếm 0,72% và U 234 chiếm 0,01% Đồng vị U 235 dễ bị phân hạch nhất... (công suất 500kW, có 89 thanh nhiên liệu là hợp kim chứa Urani đã làm giàu tới 36% U 235)  CỦNG CỐ  U 235 có thể phân hạch theo nhiều cách khác nhau, một phản ứng phân hạch của U 235: 235 92U + 1 95 0 n → 42 Mo + 139 57 La − + 2n + 7e + 215 MeV Cho NA = 6,02.1023 mol-1  Hỏi 1g U235 phân hạch hoàn toàn toả ra bao nhiêu năng lượng? Tính khối lượng xăng tương đương, biết năng suất toả nhiệt của xăng ... xảy phân hạch tiếp theo, thế, phân hạch tiếp diễn thành dây chuyền Phản ứng phân hạch dây chuyền Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền b) Điều kiện xảy phản ứng phân hạch. .. sinh ( k = 1, 2, 3…)} Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Sự phân hạch Định nghĩa phản ứng phân hạch Phân hạch phản ứng hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích (dùng... phóng - Mỗi phân hạch giải phóng lượng lớn, gọi lượng hạt nhân Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Bài 56: PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH Phản ứng phân hạch dây chuyền: a) Định nghĩa: Các nơtron sinh sau phân hạch lại