PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH

A. BÀI HỌC

I. CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH 1. Định nghĩa

- Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn kèm theo một vài nơtron phát ra.

2. Phản ứng phân hạch kích thích

- Khi một hạt nhân hấp thụ một nơtron (có năng lượng cỡ vài MeV) chuyển sang trạng thái kích thích.

Trạng thái này không bền vững nên xảy ra phản ứng phân hạch n + XX*Y + Z + k.n II. NĂNG LƢỢNG PHÂN HẠCH

1. Phản ứng phân hạch tỏa năng lƣợng

n I Y U U

n 23592 23692 * 9539 13853 01

1

0     3

-Từ các phép tính tóan(so sánh nguyên tử khối của các hạt nhân trước và sau phản ứng)chứng tỏ rằng phản ứng phân hạch trên là phản ứng tỏa năng lượng.

2. Phản ứng phân hạch dây chuyền

- Phân hạch của 235U giải phóng ra các hạt nơtron có năng lượng lớn. Các nơtron này kích thích các hạt nhân khác tạo nên những phản ứng phân hạch mới. Các phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp tạo thành phản ứng dây chuyền.

n+XX* Y+Z+kn + k < 1: phản ứng dây chuyền tắt nhanh

+ k = 1: phản ứng dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra không đổi theo thời gian

+ k > 1: phản ứng dây chuyền tự duy trì và năng lượng phát ra tăng nhanh và có thể gây nên bùng nổ - Khối lượng tối thiểu của chất phân hạch để phản ứng phân hạch dây chuyền duy trì được gọi là khối lượng tới hạn

3. Phản ứng phân hạch có điều kiện

- Phản ứng phân hạch có điều kiện được tạo ra trong các lò phản ứng hạt nhân tương ứng với k=1 III. CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH

1. Phản ứng nhiệt hạch là gì?

- Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn.

- Thường chỉ xét các hạt nhân có số khối A ≤ 10.

Thí dụ: 12H13H 24He01n17, 6MeV 2. Điều kiện để xảy phản ứng nhiệt hạch

- Biến đổi hổn hợp nhiên liệu thành Plasma do đó nhiệt độ của hổn hợp nhiên liệu phải cở 100 triệu độ để động năng đủ lớn thắng lực đẩy cu-lông và tiến lại gần đến mức lực hạt nhân có tác dụng kết hợp chúng lại.

- Mật độ hạt nhân (n) trong plasma phải đủ lớn.

- Thời gian duy trì trạng thái plasma (τ) phải đủ dài: τ > 10-8 s IV. NĂNG LƢỢNG NHIỆT HẠCH

- Năng lượng tỏa ra bởi các phản ứng nhiệt hạch gọi là năng lượng nhiệt hạch.

- Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.

- Các phép tính cho thấy năng lượng tỏa ra khi tổng hợp 1g He gấp 10 lần năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1g urani, gấp 200triệu lần năng lượng tỏa ra khi đốt 1g cacbon.

V. PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH TRÊN TRÁI ĐẤT

1. Trên trái đất con người đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch dưới dạng không kiểm soát khi thử quả bom H.

Đang nghiên cứu thực hiện phản ứng nhiệt hạch có điều khiển.

2. Phản ứng nhiệt hạch có những ƣu việt

- Nhiên liệu của phản ứng nhiệt hạch dồi dào hầu như vô tận có trong nước biển.

- Cùng một khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa nhiều năng lượng hơn phản ứng phân hạch.

- phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm, “sạch” hơn phản ứng phân hạch.

B. BÀI TẬP

I. Tự luận.

1. Hoàn chỉnh các phản ứng sau ) (01

140

? 94 39 235

92 1

0n U Y I x n ; 01n23592U95?Zn13852Tex(01n)

2. Xét phản ứng: 01n23592U9439Y13953I3(01n) . Tính năng lượng tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân

235U

cho 235U =234, 99332u, 139I=138, 89700u, 94Y=93, 89014u

3. Tính năng lượng tỏa ra khi phân hạch 1kg 235U . Cho rằng mỗi phân hạch tỏa ra 200MeV ĐS:1, x=2, x=3, 2. 175, 923MeV, 3. 7, 21. 1013J

II. Trắc nghiệm

Câu 1: Điểm giống nhau giữa sự phóng xạ và phản ứng phân hạch là A. Có thể thay đổi do các yếu tố bên ngoài

B. Đều là phản ứng tỏa năng lượng C. các hạt nhân sinh ra có thể biết trước D. Cả A, B, C đúng

Câu 2: Chọn câu sai.

A. Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng tổng khối lượng các hạt sinh ra bé hơn so với tổng khối lựong các hạt ban đầu.

B. Trong phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng các hạt sinh ra kém bền vững so với các hạt ban đầu C. Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch là các phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

D. Phóng xạ là một phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng Câu 3: Phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra khi A. Hệ số nhân nơtron nhỏ hơn 1

B. Hệ số nhân nơtron lớn hơn 1 C. Hệ số nhân nơtron bằng hơn 1

D. Hệ số nhân nơtron lớn hơn hoặc bằng1 Câu 4: Phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng khi

A. Tổng số nuclon của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn tổng số nuclon của các hạt nhân sau phản ứng

B. Tổng năng lượng của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn tổng năng lượng của các hạt nhân sau phản ứng

C. Tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng lớn hơn của các hạt nhân sau phản ứng D. Tổng khối lượng nghỉ của các hạt nhân trước phản ứng nhỏ hơn của các hạt nhân sau phản ứng Câu 5: Năng lượng liên kết của hạt nhân đơtri là 2, 2MeV và của hêli là 28Mev. Nếu hai hạt nhân đơtri tổng hợp thành hạt nhân hêli thì năng lượng tỏa ra là

A. 30, 2MeV B. 23, 6MeV C. 15, 4MeV D. 19, 2MeV

Câu 6: Điều nào sau đây là đúng khi nói về độ hụt khối và năng lượng liên kết?

A. Năng lượng tương ứng với độ hụt khối gọi là năng lượng liên kết.

B. Tỉ số giữa năng lượng liên kết và số khối A của một hạt nhân gọi là năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đó.

C. Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững và ngược lại.

D. A, B, C đều đúng.

Câu 7: Điều nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng?

A. Phản ứng hạt nhân sẽ tỏa năng lượng nếu tổng khối lượng các hạt trước phản ứng nhỏ hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng.

B. Phản ứng hạt nhân sẽ tỏa năng lượng nếu tổng khối lượng các hạt trước phản ứng lớn hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng.

C. Năng lượng tỏa ra của một phản ứng luôn tồn tại dưới dạng nhiệt.

D. A và C đều đúng.

Câu 8: Điều nào sau đây là đúng khi nói về phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng?

A. Phóng xạ là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

B. Sự phân hạch là một phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.