I PH N NG PHÂN H CH
1 Khái ni m
phóng ra m t s n tron và t a ra m t n ng l ng r t l n (kho ng 200 MeV)
+ N ng l ng t a ra d i d ng đ ng n ng c a các h t
+ Các nhiên li u ch y u th c hi n ph n ng nhi t h ch là 235
92 U và 94239Pu
2 C ch c a ph n ng phân h ch
ph n ng có th x y ra đ c thì ph i truy n cho h t nhân m X m t n ng l ng đ l n (giá tr t i thi u c a n ng
l ng này g i là n ng l ng kích ho t)
Cách đ n gi n nh t đ truy n n ng l ng kích ho t cho h t nhân m X là cho m t n tron b n vào X đ X b t (ho c
h p th ) n tron đó và chuy n sang tr ng thái kích thích Tr ng thái này không b n và k t qu x y ra phân h ch theo
s đ n X X* Y Z kn
Nh v y quá trình phân h ch c a h t nhân X không tr c ti p mà ph i qua tr ng thái kích thích
3 c đi m
+ Sau m i ph n ng phân h ch đ u có h n 2 notron ch m đ c sinh ra
+ Ph n ng phân h ch t a n ng l ng l n, kho ng 200 MeV
4 Ph n ng dây chuy n
Các n tron t o thành sau phân h ch có đ ng n ng l n (n tron nhanh) th ng b U238 h p th h t ho c thoát ra ngoài
kh i Urani N u chúng đ c làm ch m l i thì có th gây ra s phân h ch ti p theo cho các h t U235 khác khi n cho
s phân h ch tr thành ph n ng dây chuy n
Trên th c t không ph i m i n tron sinh ra đ u có th gây ra s phân h ch (vì có nhi u n tron b m t mát do b h p
th b i các t p ch t trong nhiên li u, b U238 h p th mà không gây nên phân h ch, ho c bay ra ngoài kh i nhiên
li u ) Vì v y mu n có ph n ng dây chuy n ta ph i xét đ n s n tron trung bình k còn l i sau m i phân h ch
G i k là s n tron còn l i sau phân h ch ti p t c đ c U235 h p th
+ N u k >1: s phân h ch t ng lên r t nhanh v i t c đ k1
, k2, k3…Ph n ng dây chuy n tr thành thác l không th không ch H th ng g i là v t h n ây chính là c ch n c a bom nguyên t
+ N u k < 1: Ph n ng dây chuy n không th x y ra H th ng g i là d i h n
+ N u k =1: Ph n ng dây chuy n có th kh ng ch H th ng g i là t i h n âychính là c ch ho t đ ng c a nhà máy đi n nguyên t
Mu n k 1 thì kh i l ng Urani ho c Plutoni ph i đ t đ n m t tr s t i thi u g i là kh i l ng t i h n mth
i u ki n đ ph n ng dây chuy n x y ra là k 1 và m > mth
5 Lò ph n ng h t nhân
+ Là thi t b đ t o ra các ph n ng phân h ch dây chuy n t duy trì và đi u khi n đ c
+ Nhiên li u phân h ch trong các lò ph n ng h t nhân th ng là U235 ho c Pu239
PH N NG PHÂN H CH, PH N NG NHI T H CH
Môn: V t lí
Th y ng Vi t Hùng
ây đ thi đi kèm v i Bài gi ng ph n ng phân h ch, ph n ng nhi t h ch, thu c khóa h c V t lí 12 t i website Hocmai.vn có th n m v ng n i dung ki n th c trong Bài gi ng ph n ng phân h ch, ph n ng nhi t h ch, B n c n
k t h p xem tài li u bài gi ng cùng v i bài gi ng này
Trang 2+ đ m b o cho k = 1 ng i ta dùng các thanh đi u khi n ch a Bo hay Cd, là các ch t có tác d ng h p th n tron
(khi s n tron trong lò t ng lên quá nhi u thì ng i ta cho các thanh đi u khi n ng p sâu vào khu v c ch a nhiên li u
đ h p th s n tron th a)
+ N ng l ng t a ra t lò ph n ng không đ i theo th i gian
Ví d 1: Nhà máy đi n nguyên t dùng U235 có công su t 600 MW ho t đ ng liên t c trong 1 n m Cho bi t 1
h t nhân b phân h ch to ra n ng l ng trung bình là 200 MeV, hi u su t nhà máy là 20%
a) Tính l ng nhiên li u c n cung c p cho nhà máy trong 1 n m ?
b) Tính l ng d u c n cung c p cho nhà máy công su t nh trên và có hi u su t là 75% Bi t n ng su t to nhi t c a d u là 3.10 7 J/kg So sánh l ng d u đó v i urani ?
H ng d n gi i:
a) Vì H = 20% nên công su t urani c n cung c p cho nhà máy là Pn = 100.P/20 = 5P
N ng l ng do nhiên li u cung c p cho nhà máy trong 1 n m là W = Pn.t = 365.6.108.24.3600 = 9,64.1015J
S h t nhân phân dã đ c n ng l ng đó là N = W/200.1,3.10—13 = 2,96.1026h t
Kh i l ng U235 cung c p cho nhà máy là m = N.A/NA = 1153,7 kg
b) Vì hi u su t nhà máy là 75% nên có công su t 600 MW d u có công su t Pn
/
= P/H = 4P/3
N ng l ng d u cung c p cho 1 n m là W/
= Pn/t = (4.6.108/3).24.3600.356 = 2,53.1015 J
L ng d u c n cung c p là m/
= W//3.107 = 8,4.107kg = 84 000 t n
Ta có m ' 7, 2.105
Ví d 2: Nhà máy đi n nguyên t dùng U235 có công su t 180 MW Cho bi t 1 h t nhân b phân h ch to ra n ng
l ng trung bình là 200 MeV, hi u su t nhà máy là 25%
a) Tính l ng nhiên li u c n cung c p cho nhà máy trong 2 tháng (60 ngày) ?
b) Tính l ng d u c n cung c p cho nhà máy công su t nh trên và có hi u su t là 40% Bi t n ng su t to nhi t c a
d u là 3.107
J/kg So sánh l ng d u đó v i urani ?
………
…
………
…
………
…
………
…
………
…
………
…
………
…
………
…
Ví d 3: Trong ph n ng v h t nhân urani U235 n ng l ng trung bình to ra khi phân chia m t h t nhân là 200
MeV M t nhà máy đi n nguyên t dùng nguyên li u urani, có công su t 500000 kW, hi u su t là 20% L ng tiêu
th hàng n m nhiên li u urani là bao nhiêu?
………
Trang 3…
………
…
………
…
………
…
………
…
………
…
/s: 961 kg
III PH N NG NHI T H CH
1) Khái ni m
Là ph n ng k t h p hai h t nhân r t nh thành h t nhân n ng h n
2) c đi m
Tuy m t ph n ng nhi t h ch t a ra m t n ng l ng nh h n m t ph n ng ph n ng phân h ch nh ng n u tính theo
kh i l ng nhiên li u thì ph n ng nhi t h ch t a n ng l ng l n h n
Các ph n ng nhi t h ch ch x y ra nhi t đ r t cao, kho ng 50 đ n 100 tri u đ vì ch nhi t đ cao các h t nhân
nh m i thu đ c đ ng n ng đ l n th ng đ c l c đ y Culông ti n l i g n nhau đ n m c l c h t nhân tác d ng k t
h p chúng l i
đi u ki n đ x y ra ph n ng nhi t h ch là nhi t đ ph i r t l n (lên đ n hàng tri u đ )
Ngu n g c n ng l ng m t tr i và các sao là do ph n ng nhi t h ch
Con ng i dã th c hi n đ c hi n đ c ph n ng nhi t h ch d i d ng s n c a bom khinh khí
2) Lí do đ con ng i quan tâm nhi u đ n ph n ng nhi t h ch:
+ Có ngu n nhiên li u vô t n, n c bi n ch a 0,015% là D2O có th đi n phân l y D
+ Ph n ng nhi t h ch s ch h n ph n ng phân h ch do không có các c n bã phóng x
Giáo viên : ng Vi t Hùng Ngu n : Hocmai.vn