Hiểu một cách sơ lược về nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của lị phản ứng hạt nhân và nhà máy điện nguyên tử.. SỰ PHÂN HẠCH Hiểu được sự phân hạch của urani điều kiện, phương trình v mơ
Trang 1PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I.MỤC TIÊU:
1 Hiểu được sự phân hạch
2 Hiểu phản ứng hạt nhân dây chuyền và điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây
chuyền
3 Hiểu một cách sơ lược về nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của lị phản ứng hạt nhân và nhà máy điện nguyên tử
II.CHUẨN BỊ:
GV: Sưu tầm hoặc tự vẽ trên giấy khổ lớn hình 56.2, 56.3, 56.4 SGK
HS: ôn lại kiến thức về phản ứng hạt nhân đ học ở Bài 54
III.TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:
Tiết 1
1) Kiểm tra Bài cũ: Giải Bài tập
Yêu cầu HS giải v trả lời tại lớp Câu hỏi C5 ở Bài 54 (SGK)
Hoạt động 1: (10’) Hướng dẫn HS giải C5 ở Bài 54 (SGK)
GV nu Câu hỏi C5:
Tính năng lượng tỏa ra khi 1kg urani 235U
HS tự giác, độc lập làm bài vào vở nháp (hoặc vào
vở bài tập) để đưa ra phương án trả lời
Trang 2bị PHÂN hạch theo phản ứng (54.7) SGK
- Hy viết phương trình phản ứng (54.7)
SGK
- Mỗi hạt NHÂN 235U bị phân hạch tỏa
năng lượng 185 MeV, vậy tổng số hạt nhân
trong 1 kg urani năng lượng tỏa ra là bao
nhiêu?
Phương án trả lời đúng là:
+ 01n 23592U 3894Sr14054Xe201n
+ Số hạt NHÂN chứa trong 1 kg urani:
A
m N N
A
, với m = 1 kg, A = 235
Tổng năng lượng tỏa ra là:
W = 185.N (MeV) = 7,58.1014(J)
2) Giảng Bài mới:
Hoạt động 2 SỰ PHÂN HẠCH
Hiểu được sự phân hạch của urani (điều kiện, phương trình v mơ hình phản ứng PHÂN hạch); nắm được đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch
a) Sự PHÂN hạch của urani
GV mô tả thí nghiệm của Han và Xtơ-rax-man
(2 nhà hóa học người Đức) như SGK và viết
phương trình phản ứng PHÂN hạch của thí
nghiệm (56.3) SGK:
0n 92U Z X1Z X2 k n0
Và tỏa năng lượng khoảng 200 MeV
H Hy cho Bàiết sản phẩm sau phản ứng
HS ch ý nghe GV mơ tả thí nghiệm của Han v Xtơ-rax-man, trên cơ sở đó nắm được sự phân hạch hạt nhân để trả lời câu hỏi của GV đưa ra
- Sản phẩm sau phản ứng: X1 v X2 là các hạt nhân có số khối tương ứng A1 v A2 thuộc loại trung bình; k l số hạt nguồn trung bình được sinh ra
Trang 3PHÂN hạch l gì?
GV giới thiệu mơ hình phản ứng PHÂN hạch
của 235U, Hình 56.1(SGK) v viết tường minh
phương trình phản ứng:
1 235 236 95 138 1
0n 92U 92U 39Y 53I 30n
căn cứ vào mô hình v phương trình phản ứng
PHÂN hạch của 235U, ta cĩ nhận xt gì?
b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân
hạch
GV trình by như SGK vả lưu ý với HS: năng
lượng được giải phóng trong các phản ứng
phân hạch gọi là năng lượng hạt nhân
236
U ở trạng thái không bền, tiếp tục được kích thích và xảy ra phản ứng phân hạch tạo thành hai hạt nhân mới 9539Y,13853I và sinh ra 3 nơtron; hạt nhân 9539Y PHÂN r v hạt NHÂN iơt 138I PHÂN r -
Tiết 2
Hoạt động 3 PHẢN ỨNG HẠT NHÂN DY CHUYỀN
GV trình by giống SGK v đưa ra khái niệm về phản ứng: hạt nhân dây chuyền; trình by r điều kiện để có phản ứng hạt nhân dây chuyền và giới thiệu tranh vẽ minh họa hình 56.3 (SGK)
a) Phản ứng hạt NHÂN dy chuyền:
GV trình by như SGK
b) Điều kiện xảy ra phản ứng hạt nhân dây
HS thảo luận theo nhóm, thống nhất phương án trả lời những vấn đề do GV đưa ra
Trang 4chuyền
GV nêu lên những lí do có nhiều nơtron sinh
ra sau phản ứng hạt nhân bị mất như SGK
H Vậy, muốn cĩ phản ứng dy chuyền ta
phải xét đến yếu tố nào?
k gọi là hệ số nhân nơtron
- GV nêu 3 trường hợp xảy ra đối với hệ số k
như SGK
- Nếu k < 1: phản ứng dây chuyền không thể
xảy ra, hoặc xảy ra nhưng tắt nhanh Vì sao?
- Nếu k = 1 thì phản ứng dy chuyền xảy ra
với mật độ nơtron không đổi Đó là phản
ứng dây chuyền có điều khiển
- Nếu k > 1, đó là phản ứng dây chuyền
không điều khiển được, vì sao?
GV treo tranh vẽ Hình 56.2 (SGK) Sơ đồ
phản ứng dây chuyền với 235U (khi k = 1)
minh họa giải thích cho HS
H Vậy, điều kiện xảy ra phản ứng hạt
NHÂN dy chuyền l gì?
- Muốn cĩ phản ứng dây chuyền xảy ra ta phải xét tới số nơtron trung bình k cịn lại sau mỗi phản ứng PHÂN hạch; số nơtron bị mất phải ít hơn số nơtron được sinh ra (gọi là nơtron thứ cấp) sau mỗi phản ứng phân hạch
- Cc hạt NHÂN nặng cĩ thể PHÂN hạch do hấp thụ nguồn hoặc tự phát phân hạch; nhưng tự phát phân hạch tỉ lệ rất thấp Vì vậy, hầu hết cc hạt NHÂN nặng khi k < 1 thì phản ứng dy chuyền khơng thể xảy ra hoặc phản ứng xảy ra nhưng tắt nhanh
- Vì khi đó dịng nơtron sau mỗi phản ứng phân hạch tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới bng nổ NGUYÊN tử
- Hệ số NHÂN nguồn k > 1 thì phản ứng hạt NHÂN dy chuyền sẽ xảy ra Muốn vậy, thì khối lượng nhiên liệu của hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu xác định
Trang 5GV: Khối lượng tối thiểu đó gọi là khối
lượng tới hạn mth;
VD 235U thì mth = 15 kg, plutoni mth = 5 kg
Hoạt động 4 Lị phản ứng hạt NHÂN
GV giới thiệu sơ lược cấu tạo và hoạt động của lị phản ứng hạt NHÂN
GV: Lị phản ứng hạt NHÂN l thiết bị trong
đ phản ứng dy chuyền tự duy trì, cĩ điều
khiển (với k = 1); nhiên liệu phân hạch chủ
yếu là235u hay 288pu giới thiệu tranh vẽ
Hình 56.3 Sơ đồ lị phản ứng nơtron nhiệt
(SGK)
- Khi số nơtron trong lị tăng lên quá nhiều (k
> 1), nêu giải pháp khắc phục?
GV: Với k = 1, năng lượng tỏa ra từ lị phản
ứng không đổi theo thời gian
HS nghe GV giới thiệu sơ lược cấu tạo và hoạt động của lị Phản ứng hạt NHÂN; suy nghĩ để trả lời Câu hỏi của GV
- Khắc phục bằng cách: cho các thanh điều khiển ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu phân hạch
để hấp thụ nơtron thừa, đảm bảo duy trì k = 1
Hoạt động 5 Nhà máy điện hạt nhân
GV giới thiệu bộ phận chính của nhà máy điện hạt NHÂN l lị phản ứng hạt NHÂN v NGUYÊN tắc hoạt động của nó; Mô tả bức tranh Hình 56.4 Sơ đồ đơn giản hóa của một nhà máy điện hạt nhân (SGK)
GV giới thiệu bộ phận chính của nhà máy HS ch ý tiếp nhận thơng tin từ GV, hiểu được
Trang 6điện hạt nhân, nguyên tắc hoạt động (như
SGK); treo bức tranh Hình 56.4 Sơ đồ hóa
của một nhà máy điện hạt nhân (SGK) và mô
tả cho HS nghe (sơ 1ược)
GV phân tích cho HS thấy sự phân bố năng
lượng được giải phóng sau mỗi phản ứng
phân hạch hạt nhân urani
Năng lượng được giải phóng 200MeV
Hình 56.4 Sơ đồ đơn giản hóa của một nhà máy đơn giản điện hạt nhân (SGK) HS phải nắm vững sự phân bố năng lượng được giải phóng sau mỗi phản ứng phân hạch hạt nhân urani Bao gồm: Động năng của các mảnh: 168 MeV, tia : 11MeV, các nơtron: 5MeV, cc hạt : 5MeV và Nơtrinô do phân r : 11MeV
* Củng cố - Hướng dẫn về nhà
GV:
- Năng lượng mà chúng ta đang nghiên cứu là do sự Bàiến đổi các hạt nhân nên đúng ra phải gọi là năng lượng hạt nhân, nhưng trong lịch sử nó được gọi là năng lượng nguyên
tử, nên hiện nay thuật ngữ vẫn giữ các tên ấy (bom nguyên tử, nhà máy điện nguyên tử )
- Hướng dẫn giải bài tập 4 ở Câuối bài học (SGK)
- Dặn HS về nh nghin cứu trả lời cc Câu hỏi v giải cc Bài tập Câuối Bài trong SGK
IV Rút kinh nghiệm – Bổ sung:
