Cơ sở lí thuyết về phản ứng hạt nhân

2.8.3 .Cấu trúc đồ thị

2.9. Phân tích một số dạng bài tập về phần phản ứng hạt nhân

2.9.2. Cơ sở lí thuyết về phản ứng hạt nhân

2.9.2.1. Định nghĩa về phản ứng hạt nhân.

Là tương tác giữa 2 hạt nhân dẫn đến sự biến đổi của chúng thành các hạt khác. Thí dụ khi hạt a bay vào tương tác với hạt nhân A. Sau tương tác tạo thành hạt b và B. Phản ứng hạt nhân trên được kí hiệu là

a +A  b+ B

Thí dụ: 14 14

7 6

n N Cp

2.9.2.2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân

- Định luật bảo toàn số nucleon.

Trong phản ứng hạt nhân, proton có thể biến thành nơtron và ngược lại, nhưng tổng số nuclon A trước và sau phản ứng ln đựợc bảo tồn. AaAA AbAB

- Định luật bảo tồn điện tích (Z).

Trong phản ứng hạt nhân điện tích được bảo tồn, tức là điện tích các hạt tham gia phản ứng bằng tổng điện tích các hạt tạo thành sau phản ứng

ZaZA ZbZB

- Định luật bảo toàn động lượng và năng lượng:

Phản ứng hạt nhân chỉ xảy ra khi hạt tới đi vào vùng tương tác hạt nhân bia, tức khoảng cách của 2 hạt nhân tương tác cỡ bán kính hạt nhân

14 15

10 10 m. Trong khi đó các lớp electron của hạt nhân cỡ 8

10 cm, rất lớn so với bán kính tương tác hạt nhân. Hạt tới và hạt nhân bia coi như là hệ cô lập. Phản ứng hạt nhân tuân theo định luật bảo toàn năng lượng và động lượng. Xét phản ứng. a A B b a A B b A A A A Z a  Z A  Z B  Z b

Giả thiết hạt A đứng yên Định luật bảo tồn năng lượng có dạng

2 2 2 2

(2.1)

a A a b B b B m c m c T m c m c  T T

Trong đó m m m ma, A, b, B là khối lượng của các hạt a, A, b, B tương ứng. Ta là động năng của hạt tới a. T Tb, B là động năng của các hạt b, B tương ứng. Biến đổi cơng thức 2.1 ta có:

  2 2 2 2 2 ( ) ( ) (2.2) b B a a A b B b B a a A b B T T T m c m c m c m c T T T m m m m c             

Đặt M0 mamA là tổng khối lượng của các hạt nhân trước phản ứng còn

b B

M m m là tổng khối lượng của các hạt tạo thành sau phản ứng.

1 a A a

T  T T T là động năng của các hạt nhân trước phản ứng còn T2  Tb TB là động năng của các hạt tạo thành sau phản ứng.

Từ 2.2 ta có 2

2 1 ( 0 ) (2.3)

Đặt 2 1 2 2 1 (2.4) . (2.7) T T Q Q T T M c       

2.9.2.3. Phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt:

- Nếu  M 0 khối lượng của hạt nhân tạo thành sau phản ứng nhỏ hơn khối lượng các hạt nhân trước phản ứng

 2 1 2 a T T Q T T Q     

Phản ứng xảy ra với động năng của hạt tới a. Phản ứng gọi là phản ứng bất kì. - Nếu    M 0 Q 0.

Từ (2.7) ta có T2  T1 Q

DoT2     0 T1 Q Ta  Q phản ứng chỉ xảy ra khi động năng của hạt tới lớn hơn ngưỡng phản ứng. Phản ứng này gọi là phản ứng thu nhiệt

2.9.3. Động học phản ứng hạt nhân a b B