Bài giảng bài phản ứng phân hạch vật lý 12 (7)

Sự phân hạch a Sự phân hạch của urani Xét thí nghiệm của Han và Xtơ-ra-xman: dùng nơtron bắn vào urani.. Sự phân hạch a Sự phân hạch của urani Trong đó, và là hạt nhân có số khối A t

BÀI GIẢNG VẬT LÝ 12

Cột khói của một vụ nổ bom nguyên tử Cảnh tan hoang của Hi-rô-si-ma sau vụ

nổ bom nguyên tử (1945)

Bài 56:

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

1 Sự phân hạch

a) Sự phân hạch của urani

Xét thí nghiệm của Han và Xtơ-ra-xman: dùng nơtron bắn vào urani

Kết quả thí nghiệm: hạt nhân urani vỡ thành hai hạt nhân có

khối lượng nhỏ hơn, đồng thời có một số nơtron được giải

phóng, bay ra

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

n k

X X

U

n 23592 Z A 1 Z A 2 01

1 0

2 2

1





U

235 92

1

X

Dùng nơtron nhiệt có năng lượng 0,01 eV bắn vào , ta có phản ứng phân hạch:

1 Sự phân hạch

a) Sự phân hạch của urani

Trong đó, và là hạt nhân có số khối A thuộc loại trung

bình (từ 80 đến 160) và hầu hết là hạt nhân phóng xạ

{k là số hạt nhân trung bình được sinh ra ( k = 1, 2, 3…)}

2

X

Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn

Chỉ xét phản ứng phân hạch kích thích (dùng nơtron chậm, có động năng dưới 0,1 eV)

Các hạt nhân có thể bị phân hạch:

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

1 Sự phân hạch

Định nghĩa phản ứng phân hạch

;

;

;23992 23994 25198

235

Vd: Khi hấp thụ nơtron, hạt nhân chuyển sang trạng thái kích thích (thành ), trạng thái này không bền vững, và kết quả là xảy ra phân hạch

 Phương trình phân hạch:

U

235

Bài 56:

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

1 Sự phân hạch

Định nghĩa phản ứng phân hạch

U

236

n I

Y U

U

1

- Sau mỗi phản ứng,

đều có hơn 2 nơtron

(k > 2) được phóng

ra

- Mỗi phân hạch đều

giải phóng ra năng

lượng lớn, còn gọi là

năng lượng hạt nhân

1 Sự phân hạch:

b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

2 Phản ứng phân hạch dây chuyền:

a) Định nghĩa:

Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch lại có thể

bị hấp thụ bởi các hạt nhân ở gần đó, làm xảy ra phân hạch tiếp theo, và cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền

Phản ứng phân hạch dây chuyền

Bài 56:

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

2 Phản ứng phân hạch dây chuyền

b) Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền:

Phụ thuộc vào số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi

phân hạch (còn gọi là hệ số nhân nơtron)

- k < 1

- k = 1

- k > 1

phản ứng dây chuyền không xảy ra

phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi, điều khiển được, xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân

dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian dẫn tới vụ nổ nguyên tử, không điều khiển được

Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo

có k 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối

th

m

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

3 Lò phản ứng hạt nhân

trì, có điều khiển

- Nhiên liệu:

- Điều kiện hoạt động: dùng các thanh điều khiển có chứa Bo

hay Cadimi, là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron, để đảm bảo

k = 1

Pu

U 239

235

;

Thanh nhiên liệu

Chất làm chậm

Vỏ kim loại

Lớp phản xạ nơtron bằng graphit

Ống làm lạnh và tải nhiệt

Thanh điều khiển

Thành bảo

vệ phóng xạ

Đường ống làm

thí nghiệm

Sơ đồ lò phản ứng nơtron nhiệt

4 Nhà máy điện hạt nhân:

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

Vùng

hoạt

động của

lò phản

ứng

Nước (nóng)

Bơm Nước mát

Bình lò phản ứng

Hơi (áp

Điện năng

Máy phát điện Hơi (áp suất thấp)

Lối vào của chất làm mát

Bộ ngưng

tụ hơi

Lối ra của chất làm mát

Nước (áp suất thấp)

Nước (áp suất cao)

Chu trình thứ hai Chu trình thứ nhất

Bộ phận sinh hơi

Sơ đồ đơn giản hoá của một nhà máy điện hạt nhân

Bộ phận chính: lò phản ứng hạt nhân

Chất tải nhiệt cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi

Hơi nóng có áp suất cao làm chạy tua bin máy phát điện

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

Vùng

hoạt

động của

lò phản

ứng

Nước (nóng)

Bơm Nước mát

Bình lò phản ứng

Hơi (áp

Điện năng

Máy phát điện Hơi (áp suất thấp)

Lối vào của chất làm mát

Bộ ngưng

tụ hơi

Lối ra của chất làm mát

Nước (áp suất thấp)

Nước (áp suất cao)

Chu trình thứ hai Chu trình thứ nhất

Bộ phận sinh hơi