4. Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài
5.1 Năng lượng vỡ hạt nhân
Khi hạt nhân vỡ thì khối lượng tổng cộng các mảnh vỡ ra bao giờ cũng nhỏ hơn khối lượng hạt nhân nặng. Năng lượng tỏa ra tương ứng với độ hụt khối đó gọi là năng lượng vỡ hạt nhân hay năng lượng phân hạch.
Thí dụ khi bắn nơtron chậm vào hạt nhân U235 thì nó sẽ vỡ thành hai mảnh M, N và giải phóng hai, ba nơtron.
n + 92U235 M + N +kn (k = 1, 2, 3). (5.1)
Hai mảnh M, N là những hạt nhân của nhiều chất khác nhau tùy theo điều kiện của phản ứng. Xác suất xuất hiện hai hạt nhân M, N phụ thuộc vào số nuclon của chúng.
Trong đó:
Mass number: số khối
Percent fission yield: phần trăm sản lượng phân hạch.
Hình 5.2 biểu diễn sự phụ thuộc của xác suất xuất hiện các mảnh hạt nhân theo số nuclon A. Theo đồ thị ta thấy xác suất cực tiểu khi A = 118 (bằng nửa số nuclon của hạt nhân uran). Vậy rất ít khi xảy ra phản ứng trong đó hai nhân M, N bằng nhau. Xác suất cực đại khi A 90 và A 140. Thí dụ phản ứng:
n + 92U235 → 54Xe139 + 38Sr95 +2n (5.2)
là một phản ứng dễ xảy ra nhất. Trong mọi trường hợp, phản ứng vỡ nhân uran bao giờ cũng tỏa ra năng lượng:
Wf = c2[(mn + muran) – (mM + mN + kmn)] (5.3)
Wf gọi là năng lượng phân hạch của hạt nhân uran. Năng lượng đó có giá trị khoảng:
W200MeV
Và phân bố như sau:
Các mảnh phân hạch: 162 MeV, Nơtron: 6 MeV, Tia : 6 MeV, Neutrino: 11 MeV, Phân rã các mảnh: 5 MeV, Bức xạ các mảnh: 5 MeV.
Trong nhiều phản ứng phân hạch, ta thấy hạt nhân hợp phần dễ được tạo thành với
nơtron nhiệt E0,04 eV. Các nơtron sinh ra trong mỗi phân hạch đều có động năng vào cỡ