Bài giảng Vật lí 12 - Bài 38: Phản ứng phân hạch cung cấp đến các bạn với những kiến thức về cơ chế của phản ứng phân hạch; năng lượng phân hạch.
TRƯỜNG THPT TỊNH BIÊN TỔ VẬT LÝ GVBM: MAI PHI LONG PPCT: 65 – BÀI 38: NỘI DUNG I. Cơ chế của phản ứng phân hạ1. Ph ch ản ứng phân hạch là gì? 2. Phản ứng phân hạch kích thích II. Năng lượng phân hạch 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền 3. Phản ứng phân hạch có điều kiện I. Cơ chế của phản ứng phân hạ1. ch.Phản ứng phân hạch là gì? Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn. Hai mảnh này gọi là sản phẩm phân hạch 2. Phản ứng phân hạch kích thích Q trình phóng x α có ph ải Những nhiên li ệu cơ bảạn c ủa công nghi ệp năng là phân hạch hay không? lượng hạt nhân: 235 238 239 92 U ; 92 U ; 94 Pu Giải thích sơ đồ hình 38.1 SGK? I. Cơ chế của phản ứng phân hạ1. ch.Phản ứng phân hạch là gì? 2. Phản ứng phân hạch kích thích * Dùng n n bXắn vào Xhạt nhân Y X. ZHạt kn X “bắt” n và Hãy đ a ra phương trình *. Trạng thái này chuyển sang tr ạư ng thái kích thích X • Với k = 1, 2, 3 ổng quát c ủa phân h ch? X* vỡ thành hai không bềtn và xảy ra phân hạạch. Q trình phân h ạch hơ ạtrơn phát ra t X khơng trực tiếp xảy mả nh kèm theo một vài n ra mà phải qua trạng thái kích thích X* I. Cơ chế của phản ứng phân hạ1. ch.Phản ứng phân hạch là gì? 2. Phản ứng phân hạch kích thích Vì prơtơn mang điện dương, chịu tác dụng lực Tại sao không dùng prôtôn đẩy của hạt nhân thay cho nơtrôn? Hãy quan sát sự phân hạch của một hạt nhân: I. Cơ chế của phản ứng phân II. Năng lượng phân hạch h ạch 235 Xét các phản ứng phân hạch sau đây làm ví d ụ 92 U điển hình: 1 n n 235 92 U 235 92 U 236 92 U* 236 92 * U 95 39 Y 139 54 138 53 Xe I 301 n 95 38 Sr n 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng Các phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch I. Cơ chế của phản ứng phân II. Năng lượng phân hạch h ạch 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng Tính tốn cho thấy, sự phân hạch của 1g 235U giải phóng 1 năng lượng bằng 8,5.1010J, tương đương với năng lượng của 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu toả ra khi cháy hết Bảng 38.1 Năng lượng giải phóng • Động năng của các mảnh: 167 MeV ngay khi phân hạch • Động năng của nơtrơn: 5 MeV (trong 1014s) • Động năng của các prơtơn: 6 MeV Năng lượng toả ra do • Động năng của các electron: 8 MeV phóng xạ của các • Động năng của các : 6 MeV mảnh • Động năng của các nơtrinơ: 12 MeV Tổng năng lượng toả 204 MeV Năng lNh ượậng giải ựphóng q trình n xét s phân btrong ố năng l ượ ng phân hạch chủ yếu dgi ướ ạng động năng của các mảnh ải d i phóng trong q trình phân hạch của một hạt nhân U? I. Cơ chế của phản ứng phân II. Năng lượng phân hạch h ạch 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền Khi xảy ra sự phân hạch, các nơtrôn được giải ểu SGK, hãy cho bi ết thkhác ế của chất phóng có Tìm hi thể kích thích các hạt nhân nào là ph ản ữứng ph ng dây chuy ền? phân hạch t ạo nên nh ản ứng phân h ạch mới. Kết quả là các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền sự phân hạch DÂY CHUYỀN U n U n U n U U n U U U U U U n U U U k = 2 I. Cơ chế của phản ứng phân II. Năng lượng phân hạch h ạch 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền k 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra tăng nhanh có thể gây ra bùng n ổ Là khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để ế nào là kh ối lchuy ượng t i trì được trong phản ứng Th phân hạch dây ền ớduy hạn? BOM NGUN TỬ Julius Robert Oppenheimer (1904 – 1967) Một vài hình ảnh về thảm hoạ do bom ngun tử Cảnh hoang tàn chết chóc, sau vụ nổ bom nguyên tử ở hai thành phố Hidroshima và Nagashaki vào tháng 8 năm 1945 ở Nhật I. Cơ chế của phản ứng phân II. Năng lượng phân hạch h ạch 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng 2. Phản ứng phân hạch dây chuyền 3. Phản ứng phân hạch có điều kiện Phản ứng phân hạch thực hiện trong các lị phản ứng hạt nhân tương ứng với trường hợp k = 1. Người ta dùng những thanh điều khiển chứa Bo hay Cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrơn để đảm bảo cho k = 1. Năng lượng toả ra từ lị phản ứng khơng đổi theo thời gian NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Chất tải nhiệt điều chỉnh nhiên liệu Chất làm chậm Bơm Hơi đi tới tuabin lò sinh Nước HỆ THỐNG KIẾN THỨC • Phân hạch: Là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtrơn phát ra • Phân hạch của 235U: d U: ưới tác dụng của một nơtrơn toả ra năng lượng vào cỡ 200 MeV và được duy trì theo q trình dây chuyền (trong điều khiện khối lượng 235U đủ lớn). Các sản phẩm của phân hạch là những hạt nhân chứa nhiều nơtrơn và phóng xạ β • Phản ứng phân hạch dây chuyền có điều kiện được tạo ra trong lị phản ứng KIỂM TRA KIẾN THỨC CÂU 1: Phần lớn năng lượng giải phóng trong phân hạch là: A. Động năng các nơtrơn phát ra B. Động năng các mảnh C. Năng lượng toả ra do phóng xạ của các mảnh D. Năng lượng các phơtơn của tia CÂU 2: Hồn chỉnh các phản ứng sau: 1 n n 235 92 U 235 92 U 94 39 Y 95 ? Zn 140 ? I x( 01n) 138 52 Te x( n) KIỂM TRA KIẾN THỨC CÂU 3: Xét phản ứng phân hạch: n 235 92 U 139 53 I 94 39 Y 3( n) Tính năng lượng toả ra khi phân hạch một hạt nhân 235 U? Cho biết: 235U = 234,99332 u 139 I = 138,89700 u ; 94Y = 93,89014 u CÂU 4: Tính năng lượng toả ra khi phân hạch 1 kg 235U. Cho rằng mỗi phân hạch toả ra năng lượng 200 MeV BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY KẾT THÚC ... chế của phản? ? ứng? ? phân? ? II. Năng lượng? ?phân? ?hạch h ạch 1.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?toả năng lượng 2.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?dây chuyền 3.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?có điều kiện Phản? ? ứng? ?phân? ?hạch? ? thực hiện trong các lị? ?phản? ?... BÀI 38: NỘI DUNG I. Cơ chế của phản? ? ứng? ? phân? ? hạ1. Ph ch ản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?là gì? 2.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?kích thích II. Năng lượng? ?phân? ?hạch 1.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?toả năng lượng 2.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?dây chuyền... k = 2 I. Cơ chế của phản? ? ứng? ? phân? ? II. Năng lượng? ?phân? ?hạch h ạch 1.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?toả năng lượng 2.? ?Phản? ?ứng? ?phân? ?hạch? ?dây chuyền k