- Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.. - Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền[r]
(1)Bài 38 PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I MỤC TIÊU 1 Kiến thức:
- 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 2 Kĩ năng: Vận dụng kiến thức để giải tập sgk tập tương tự Thái độ: Trung thực, tập trung giải tập
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Một số phim ảnh phản ứng phân hạch, bom A, lị phản ứng … 2 Học sinh: Ơn lại phóng xạ.
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động ( phút): Kiểm tra cũ.
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
Hoạt động ( phút): Tìm hiểu chế phản ứng phân hạch
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Y/c HS đọc Sgk cho biết phản ứng phân hạch gì?
- Phản ứng hạt nhân tự xảy phản ứng phân hạch tự phát (xác suất nhỏ)
- Ta quan tâm đên phản ứng phân hạch kích thích.
- Q trình phóng xạ có phải phân hạch không?
- Xét phân hạch 23592U, 238
92U, 239
92U chúng nhiên liệu công nghiệp hạt nhân
- Để phân hạch xảy cần phải làm gì?
- Dựa sơ đồ phản ứng phân hạch - Trạng thái kích thích khơng bền vững xảy phân hạch
- Tại không dùng prôtôn thay cho nơtrôn?
- HS đọc Sgk ghi nhận phản ứng phân hạch
- Khơng, hai mảnh vỡ có khối lượng khác nhiều
- HS đọc Sgk, phải truyền cho hạt nhân X lượng đủ lớn (giá trị tối thiếu lượng này: năng lượng kích hoạt, cỡ vài MeV), cách cho hạt nhân “bắt” nơtrơn trạng thái kích thích (X*) - Prơtơn mang điện tích dương chịu lực đẩy hạt nhân tác dụng
I Cơ chế phản ứng phân hạch Phản ứng phân hạch gì?
- Là vỡ hạt nhân nặng thành hạt nhân trung bình (kèm theo vài nơtrơn phát ra)
2 Phản ứng phân hạch kích thích n + X X* Y + Z + kn (k = 1, 2, 3)
- Quá trình phân hạch X khơng trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*
Hoạt động ( phút): Tìm hiểu lượng phân hạch
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Thông báo phản ứng phân hạch 23592U.
- Thông báo kết phép toán chứng tỏ hai phản ứng phản ứng toả lượng: lượng phân
- HS ghi nhận hai phản ứng
- HS ghi nhận phản ứng phân hạch toả lượng
II Năng lượng phân hạch - Xét phản ứng phân hạch:
1 235 236
0 92 92
95 138
39 53
* n U U
Y I n
1 235 236
0 92 92
139 95
54 38
*
2
n U U
Xe Sr n
1 Phản ứng phân hạch toả lượng - Phản ứng phân hạch 23592U phản ứng phân hạch toả lượng, lượng
(2)hạch.
- 1g 23592U phân hạch toả lượng bao nhiêu?
Tương đương 8,5 than dầu toả cháy hết
- Trong phân hạch 23592U kèm theo 2,5 nơtrơn (trung bình) với lượng lớn, 23994Pukèm theo nơtrơn. - Các nơtrơn kích thích hạt nhân phân hạch tạo thành phản ứng dây chuyền
- Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrơn giải phóng tiếp tục kích thích phân hạch mới?
- Khi k < điều xảy ra? - Khi k = 1 điều xảy ra? (Ứng dụng nhà máy điện nguyên tử)
- Khi k > điều xảy ra? (Xảy trường hợp nổ bom)
- Muốn k cần điều kiện gì? - Lưu ý: khối lượng tối thiểu để phản ứng phân hạch tự trì: khối lượng tới hạn Với 23592U vào cỡ 15kg, 23994Pu vào cỡ 5kg
* Chúng ta thấy nguồn lượng của phản ứng nhiệt hạch tỏa lớn, vô hấp dẫn Nếu ta tận dụng hay quá! Chúng ta khỏi phải lo khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên mỏ dầu chẳng hạn Tại nước ta và nhiều nước chưa thực hiện?!
- Làm để điều khiển phản ứng phân hạch?
- Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrơn dùng làm điều khiển phản ứng phân hạch có điều khiển
23
1 6,022.10 212 235
E
= 5,4.1023MeV = 8,64.107J - HS ghi nhận phản ứng dây chuyền
- Sau n lần phân hạch: kn kích thích kn phân hạch mới.
- Số phân hạch giảm nhanh - Số phân hạch không đổi lượng toả không đổi
- Số phân hạch tăng nhanh lượng toả lớn kiểm sốt được, gây bùng nổ
- Khối lượng chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtrôn bị “bắt” << số nơtrôn giải phóng - Năng lượng toả phân hạch phải ổn định tương ứng với trường hợp k =
* HS dựa vào kiến thức tình hình thực tế để trả lời Ví dụ như:
- Để nguồn lượng tỏa khơng đổi theo thời gian k=1 Địi hỏi khoa học ki thuật phải đại Không khéo k > thì…!
- Chất thải từ lị phản ứng rất nhiểm cho môi trường, ảnh hưởng không nhỏ đến người,…
-Các tia phóng xạ kèm theo
đó gọi lượng phân hạch
- Mỗi phân hạch 23592U tỏa lượng 212MeV
2 Phản ứng phân hạch dây chuyền - Giả sử sau phân hạch có k nơtrơn giải phóng đến kích thích hạt nhân 23592U tạo nên phân hạch mới. - Sau n lần phân hạch, số nơtrơn giải phóng kn kích thích kn phân hạch
+ Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh
+ Khi k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát khơng đổi
+ Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự trì, lượng phát tăng nhanh, gây bùng nổ - Khối lượng tới hạn 23592U vào cỡ 15kg, 23994Pu vào cỡ 5kg.
3 Phản ứng phân hạch có điều khiển - Được thực lò phản ứng hạt nhân, tương ứng trường hợp k = 1. - Năng lượng toả không đổi theo thời gian
Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà.
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Nêu câu hỏi tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị sau
- Ghi câu hỏi tập nhà
(3)IV RÚT KINH NGHIỆM
Bài 39 PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH I MỤC TIÊU
1 Kiến thức:
- Nêu phản ứng nhiệt hạch
- Giải thích (một cách định tính) phản ứng nhiệt hạch phản ứng toả lượng - Nêu điều kiện để tạo phản ứng nhiệt hạch
- Nêu ưu việt lượng nhiệt hạch
Kĩ năng: Vận dụng kiến thức để giải tập sgk tập tương tự 3 Thái độ: Tập trung học tập, u thích mơn vật lí
II CHUẨN BỊ
1 Giáo viên: Một số phim ảnh phản ứng tổng hợp hạt nhân. 2 Học sinh:
III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1( phút): Tìm hiểu chế phản ứng tổng hợp hạt nhân
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Y/c Hs đọc Sgk cho biết phản ứng tổng hợp hạt nhân gì?
- Thường xét hạt nhân có A 10
- Làm để tính lượng toả phản ứng trên?
- Y/c HS đọc Sgk cho biết điều kiện thực phản ứng tổng hợp hạt nhân
- Phản ứng tổng hợp hạt nhân cịn có tên phản ứng nhiệt hạch (nhiệt: nóng; hạch: hạt nhân)
- Học sinh đọc Sgk trả lời
2
1
2
( H H He n)
E m m m m c
= 0,01879uc2
= 0,01879.931,5 = 17,5MeV
- HS đọc Sgk trả lời câu hỏi
I Cơ chế phản ứng tổng hợp hạt nhân
1 Phản ứng tổng hợp hạt nhân gì? - Là q trình hai hay nhiều hạt nhân nhẹ hợp lại thành hạt nhân nặng
2
1H1H 2He0n
Phản ứng toả lượng: Qtoả = 17,6MeV
2 Điều kiện thực
- Nhiệt độ đến cỡ trăm triệu độ
- Mật độ hạt nhân plasma (n) phải đủ lớn
- Thời gian trì trạng thái plasma () phải đủ lớn
14 16 (10 10 ) s
n
cm
Hoạt động 2( phút): Tìm hiểu lượng tổng hợp hạt nhân
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Thực tế phản ứng tổng hợp hạt nhân,người ta chủ yếu quan tâm đến phản ứng hạt nhân hiđrơ tổng hợp thành hạt nhân Hêli
- Các phép tính cho thấy lượng
- HS ghi nhận lượng tổng hợp hạt nhân phản ứng tổng hợp nên Hêli
II Năng lượng tổng hợp hạt nhân - Năng lượng toả phản ứng tổng hợp hạt nhân gọi lượng tổng hợp hạt nhân
- Thực tế quan tâm đến phản ứng tổng hợp nên hêli
1
1H1H 2He
1
1H1H 2He Ngày soạn: 12 /04/2010
(4)năng lượng toả phân hạch 1g U, gấp 200 triệu lần lượng toả đốt 1g cacbon
- HS ghi nhận lượng khổng lồ toả phản ứng tổng hợp Hêli
2
1H1H 2He
2
1H1H 2He0n
2
1H3Li 2(2He)
Hoạt động 3( phút): Tìm hiểu phản ứng tổng hợp hạt nhân vũ trụ
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Y/c HS đọc Sgk để tìm hiểu nguồn gốc lượng vũ trụ
- Trong tiến trình phát triển có nhiều q trình tổng hợp hạt nhân xảy vượt trội trình tổng hợp Heli từ hiđrơ (một ngun tố có hầu hết vũ trụ)
- HS đọc Sgk để tìm hiểu III Phản ứng tổng hợp hạt nhân vũ trụ - Năng lượng phát từ Mặt Trời từ hầu hết vũ trụ có nguồn gốc lượng tổng hợp hạt nhân - Quá trình tổng hợp Heli từ hiđrô:
1 0
1
4 H He2 e2 2
Phản ứng xảy 30 triệu độ, lượng toả 26,7MeV
Hoạt động ( phút): Tìm hiểu phản ứng tổng hợp hạt nhân Trái Đất
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Thông báo việc gây phản ứng tổng hợp hạt nhân Trái Đất
- Phản ứng tổng hợp hạt nhân thử bom H lượng toả lớn sử dụng nghiên cứu phản ứng tổng hợp có điều khiển, lượng toả ổn định
- Y/c HS đọc Sgk để nắm cách tiến hành việc
- Việc tiến hành phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển gặp nhiều khó khăn hạn chế kỹ thuật đeo đuổi có ưu việc gì?
- HS ghi nhận nổ lực gây phản ứng tổng hợp hạt nhân
- HS đọc Sgk để tìm hiểu - HS đọc Sgk để tìm hiểu những ưu việc phản ứng tổng hợp hạt nhân.
- Nhiên liệu dồi
- Chất thải từ nhà máy được xem “sạch” gây ô nhiễm môi trường…
IV Phản ứng tổng hợp hạt nhân Trái Đất
1 Con người tạo phản ứng tổng hợp hạt nhân thử bom H nghiên cứu tạo phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển
2 Phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển
- Hiện sử dụng đến phản ứng
2
1
17,6
H H He n
MeV
- Cần tiến hành việc:
a Đưa vận tốc hạt lên lớn
b “Giam hãm” hạt nhân phạm vi nhỏ hẹp để chúng gặp
3 Ưu việt n.lượng tổng hợp hạt nhân - So với lượng phân hạch, lượng tổng hợp hạt nhân ưu việt hơn: a Nhiên liệu dồi
b Ưu việt tác dụng môi trường
Hoạt động ( phút): Giao nhiệm vụ nhà.
Hoạt động GV Hoạt động HS Kiến thức bản
- Nêu câu hỏi tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị sau
- Ghi câu hỏi b.ập nhà - Ghi chuẩn bị cho sau
IV RÚT KINH NGHIỆM
(5)