1/Phản ứng hạt nhân. Là các quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt
nhân
Phản ứng hạt nhân chia làm hai loại:
+ Phản ứng phân rã ( phóng xạ ) : A → B + C
+ Các hạt nhân tương tác nhau dẫn đến sự biến đổi thành hạt khác: A+B → C+D
2/Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân.
a/ Bảo toàn số nuclon: AA + AB = AC + AD
b/Bảo toàn điện tích : ZA + ZB = ZC + ZD
c/Bảo toàn động lượng : Pr
A + Pr
B = Pr
C + Pr
D
d/ Bảo toàn năng lượng toàn phần :
KA + KB + ( mA+mB)c2 = KC+KD + (mC+mD)c2 ( K là động năng)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
* Không có định luật bảo toàn khối lượng và năng lượng nghỉ
3/Phản ứng tỏa năng lượng và phản ứng thu năng lượng.
a/Phản ứng tỏa năng lượng: Tổng khối lượng hạt sinh ra nhỏhơn
tổng khối lượng các hạt tham gia
M < M0 ⇒∆M > ∆M0 ( các hạt sinh ra bền vũng hơn các hạt ban đầu ) Trong đó M0 = mA + mB; M = mC+mD
*/Năng lượng tỏa ra ( ở dạng động năng các hạt )có thể tính theo : Wtỏa = ( M0 –M)c2
W = Wlk(sau phản ứng) – Wlk(trước phản ứng) W = (∆M(sau) - ∆Mo(trước) )c2 =K(sau)-K(trước)
b/Phản ứng thu năng lượng: Tổng khối lượng hạt sinh ra lớnhơn
tổng khối lượng các hạt tham gia
M > M0 ⇒∆M < ∆M0 ( các hạt sinh ra kém bền vũng hơn các hạt ban đầu )
Năng lượng tối thiểu thu vào Wtỏa = ( M0 –M)c2
Trong đó M0 = mA + mB; M = mC+mD
4/Hai loại phản ứng tỏa năng lượng.
a/ Phân hạch: Là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng hấp thụ
nơtron rồi vỡ thành các hạt nhẹ hơn
(Nơtron chậm có động năng cỡ 0,1eV dễ bị hấp thụ hơn nơtron nhanh)
b/Nhiệt hạch. Là phản ứng kết hợp các hạt nhân nhẹ thành hạt
nhân nặng hơn ( Tổng hợp hạt nhân)-Phản ứng này xảy ra ở điều kiện nhiệt độ rất cao (hàng chục triệu độ trở lên)
5/ Đặc điểm phân hạch của Uran 235 ( 92U235)
on1 + 92U235 → X + Y + k.on1 + 200MeV ( hoặc 185MeV) trong đó X và Y là các hạt có số khối trung bình từ 80 đến 160 k là số nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch k = 2 hoặc k=3 – phản ứng tỏa năng lượng cỡ 200MeV
Phản ứng dây chuyền.
-Nếu sau mỗi phân hạch mà còn lại k nơtron ( k ≥1) thì k nơtron này lại đi phân hạch các U khác làm cho sự phân hạch sảy ra rất mạnh trong thời gian ngắn – đó là phản ứng dây chuyền
*/Muốn có k ≥1 thì khối lượng khối uran phải lớn hơn một giá trị mh gọi là khối lượng tới hạn
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
*Lưu ý: Nếu k <1 (Trạng thái dưới hạn ) thì phản ứng dây chuyền không xảy ra.
-Nếu k = 1 ( trạng thái tới hạn )thì phản ứng dây chuyền xảy ra đều đặn không tăng vọt ⇒ Năng lượng tỏa ra kiểm soát được , trường hợp này được ứng dụng trong lò phản ứng của nhà máy điện nguyên tử
-Nếu k > 1 (trạng thái vượt hạn) thì phản ứng dây chuyền xảy ra mãnh liệt ⇒ được ứng dụng để chế tạo bom nguyên tử.
6.Đặc điểmPhản ứng nhiệt hạch.
1H2 + 1H2 → 2He3 + on1 + 3,25 MeV
1H2 + 1H3 → 2He4 + on1 + 17,6 MeV
*/Phanư ứng nhiệt hạch xảy ra ở đk nhiệt độ rất cao ( > hàng chục triệu độ )
-Ngoài ra mật độ hạt nhân n phải đủ lớn và thời gian duy trì nhiệt độ cao ( 108k) cũng phải đủ dài
n.∆t ≥ 1014 s/cm3
*/Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch ở dạng không kiểm soát được năng lượng tỏa ra ⇒ ứng dụng chế tạo bom H */ Mục tiêu của con người là thực hiện phản ứng nhiệt hạch ở dạng kiểm soát được vì lý do sau :
-Nếu xét cùng nguyên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơn phân hạch
-Nguyên liệu cho phản ứng nhiệt hạch rất dồi dào ( D có thể lấy từ nước biên có chứa nước nặng D2O
-Phản ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm vì không có sản phẩm phóng xạ
-Phản ứng nhiệt hạch không có trạng thái vượt hạn nên an toàn hơn