- Giải thích được một cách định tính phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng.. Bài giảng mới HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC Hoạt động 1: “Kiểm tra bài cũ và đặt vấn đề và
Trang 1PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
I- MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Nêu được phản ứng phân hạch là gì
- Giải thích được (một cách định tính) phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân toả năng lượng
- Lí giải được sự tạo thành phản ứng dây chuyền và nêu điều kiện để có phản ứng dây chuyền
Tích hợp năng lượng
2 Kĩ năng
- Rèn kĩ năng vận dụng các kiến thức cơ bản vào giải bài tập
3 Thái độ
- Có thái độ nghiêm túc trong học tập và có tinh thần hợp tác với giáo viên khi xây dựng bài giảng mới
II- CHUẨN BỊ
1 Giáo viên
- Giáo án, sách vật lí 12 và sách bài tập vật lí 12 Đồ dùng dạy học cần thiết
2 Học sinh
- Sách, vở và đồ dùng học tập theo quy định
III- THIẾT KẾ BÀI GIẢNG
2 Kiểm tra bài cũ – có
3 Bài giảng mới
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC
Hoạt động 1: “Kiểm tra bài cũ và đặt vấn đề
vào bài mới”
GV: Yêu cầu hs lên bảng làm bài tập số 1 (sgk
-194)
HS: Thực hiện
GV: Nhận xét, sửa sai nếu có và đánh giá cho
điểm
HS: Lắng nghe và ghi nhận
GV: Đặt vấn đề vào bài giảng mới (Như sgk
-195)
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề
Hoạt động 1: “Nghiên cứu cơ chế của phản
ứng phân hạch”
GV: Phản ứng phân hạch là gì?
HS: Trả lời
GV: Phản ứng phân hạch tự phát cũng có thể
xảy ra(xác suất rất nhỏ) Ta chỉ quan tâm đến
phản ứng phân hạch kích thích
I- CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
1 Phản ứng phân hạch là gì?
- Phân hạch là phản ứng trong đó một hạt
nhân nặng vỡ thành hai mảnh nhẹ hơn.
Hai mảnh vỡ đó gọi là sản phẩm phân hạch hay mảnh vỡ
Trang 2HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức
GV: Quá trình phóng xạ có phải là phân hạch
hay không? Vì sao?
HS: Trả lời
GV: Chính xác hoá vấn đề
Không phải Vì khối lượng của hai mảnh vỡ
khác nhau nhiều
HS: Ghi nhớ
GV: Để tạo ra được phản ứng phân hạch của hạt
nhân X ta làm như thế nào?
HS: Suy nghĩ trả lời
GV: Ta phải cung cấp cho nó một năng lượng
đủ lớn – giá trị tối thiểu của năng lượng này gọi
là năng lượng kích hoạt
HS: Lắng nghe và ghi nhớ
GV: Để truyền năng lượng cho chúng cách dễ
nhất là bắn notron vào X để X bắt nơtron đó nó
chuyển lên trạng thái kích thích X*, trạng thái
này không bền vững và kết quả là xảy ra quá
trình phân hạch
HS: Lắng nghe, lĩnh hội kiến thức và ghi nhớ
Hoạt động 2: “Nghiên cứu năng lượng phân
hạch”
GV: Thông báo hai phản ứng phân hạch của
urani
HS: Ghi nhận
GV: Thông báo về kết quả các phép toán chứng
tỏ hai phản ứng trên là phản ứng toả năng
lượng: năng lượng phân hạch.
HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề
GV: - Trong phản ứng vỡ urani, năng lượng toả
ra của urani xấp xỉ 210 MeV đối với 1 hạt nhân
urani phân hạch
GV: 1g 235
92U khi phân hạch toả năng lượng bao
2 Phản ứng phân hạch kích thích
- Xét các phản ứng phân hạch của các hạt
94
238 92
235
92 ; ;
Đó là những nhiên liệu cơ bản của công nghiệp năng lượng hạt nhân
- Để tạo nên được phản ứng phân hạch của hạt nhân X, ta phải cung cấp cho nó một năng lượng đủ lớn – giá trị tối thiểu của năng lượng này gọi là năng lượng kích hoạt
(cỡ MeV)
- Để truyền năng lượng cho chúng cách dễ nhất là bắn notron vào X để X bắt nơtron đó
nó chuyển lên trạng thái kích thích X*, trạng thái này không bền vững và kết quả là xảy ra quá trình phân hạch
n + X X* Y + Z + kn (k = 1, 2, 3)
- Quá trình phân hạch của X là không trực tiếp mà phải qua trạng thái kích thích X*
II- NĂNG LƯỢNG PHÂN HẠCH
- Xét các phản ứng phân hạch U235
n I Y U
U
0
138 53
236 92
236 92
235 92
1
n Sr Xe U
U
0
95 38
139 54
236 92
235 92
1
1 Phản ứng phân hạch toả năng lượng
Các phép tính toán chứng tỏ (1) và (2) là phản ứng toả năng lượng, năng lượng đó gọi
là năng lượng phân hạch
- Năng lượng toả ra của urani xấp xỉ 210 MeV
Z
n n Y
Trang 3GV: Thông báo sự phân hạch của 1g 235U
giải phóng một năng lượng bằng 8,5.1010J tương
đương với năng lượng của 8,5 tấn than hoặc 2
tấn dầu toả ra khi cháy hết
HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức
GV: Giới thiệu bảng 38.1
HS: Lắng nghe và về nhà tham khảo sgk
GV: Thuyết trình tiểu mục 2 như sgk -196,197
HS: Lắng nghe và nghiên cứu sgk
GV: Trong phân hạch 235
92U kèm theo 2,5 nơtrôn (trung bình) với năng lượng lớn, đối với
239
94Pukèm theo 3 nơtrôn
HS: Ghi nhận
GV: Các nơtrôn có thể kích thích các hạt nhân
phân hạch mới tạo thành phản ứng dây
chuyền
GV: Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrôn
giải phóng là bao nhiêu và tiếp tục kích thích
bao nhiêu phân hạch mới?
HS: Trả lời
GV: Khi k < 1 điều gì sẽ xảy ra?
- Khi k = 1 điều gì sẽ xảy ra?
(Ứng dụng trong các nhà máy điện nguyên tử)
- Khi k > 1 điều gì sẽ xảy ra?
(Xảy ra trong trường hợp nổ bom)
HS: Nghiên cứu tài liệu sgk và trả lời
GV: Muốn k 1 cần điều kiện gì?
HS: Trả lời
GV: Lưu ý: khối lượng tối thiểu để phản ứng
phân hạch tự duy trì: khối lượng tới hạn Với
235
92U vào cỡ 15kg, 239
94Pu vào cỡ 5kg
GV: Làm thế nào để điều khiển được phản ứng
phân hạch?
HS: Trả lời
GV: Chính xác hoá vấn đề
Vì: Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrôn
nên khi số nơtron tăng quá nhiều người ta cho
- Kết quả nghiên cứu cho bảng phân bố của năng lượng giải phóng trong quá trình phân hạch của một hạt nhân urani tương ứng với các sản phẩm của phản ứng
2 Phản ứng phân hạch dây chuyền
- Giả sử sau mỗi phân hạch có k nơtrôn được giải phóng đến kích thích các hạt nhân 235
92U
tạo nên những phân hạch mới
- Sau n lần phân hạch, số nơtrôn giải phóng
là kn và kích thích kn phân hạch mới
+ Khi k < 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tắt nhanh
+ Khi k = 1: phản ứng phân hạch dây chuyền
tự duy trì và công suất phát ra không đổi theo thời gian
+ Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền
tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh, có thể gây bùng nổ
- Muốn cho k1, khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để phân hạch dây chuyển duy trì được trong đó gọi là khối lượng tới hạn
- Khối lượng tới hạn của 235
92U vào cỡ 15kg,
239
94Pu vào cỡ 5kg
3 Phản ứng phân hạch có điều khiển
- Được thực hiện trong các lò phản ứng hạt
nhân, tương ứng trường hợp k = 1.
Trang 4các thanh điều khiển ngập sâu vào trong lò để
hấp thụ số nơtron thừa
Nhiên liệu phân hạch trong các lò phản ứng
thường là 235U và 239Pu
HS: Lắng nghe và ghi nhận
Tích hợp năng lượng:
Sử dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích
hoà bình
- Để đảm bảo k = 1, dùng những thanh điều khiển có chứa bo hay cadimi
- Năng lượng toả ra không đổi theo thời gian
3 Củng cố
GV: Hệ thống nội dung toàn bài
HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức
4 Hướng dẫn học bài ở nhà
GV: Yêu cầu hs học bài theo vở ghi và sgk Làm bài tập về phản ứng phân hạch trong sgk và sbt Đọc trước bài Phản ứng nhiệt hạch và đọc thêm bài Lò phản ứng PWR
HS: Nhận nhiệm vụ về nhà