Giáo án Vật lý Khối 12 - Chương VII: Hạt nhân nguyên tử - Bài 38: Phản ứng phân hạch

Tiết: 0	PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
MỤC TIÊU
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.
Kĩ năng:
Thái độ:
CHUẨN BỊ
Giáo viên: Một số phim ảnh về phản ứng phân hạch, bom A, lò phản ứng 
Học sinh: Ôn lại bài phóng xạ.
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Hoạt động 2 ( phút): Tìm hiểu cơ chế của phản ứng phân hạch
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Y/c HS đọc Sgk và cho biết phản
HS đọc Sgk và ghi nhận phản ứng phân hạch là gì.
Không, vì hai mảnh vỡ có khối lượng khác nhau nhiều.
HS đọc Sgk, phải truyền cho hạt nhân X một năng lượng đủ lớn (giá trị tối thiếu của năng lượng này: năng lượng kích hoạt, cỡ vài MeV), bằng cách cho hạt nhân “bắt” một nơtrôn ® trạng thái kích thích (X*).
Prôtôn mang điện tích
dương ® chịu lực đẩy do các hạt nhân tác dụng.
I. Cơ chế của phản ứng
ứng phân hạch là gì?
phân hạch
- Phản ứng hạt nhân có thể tự xảy ra
® phản ứng phân hạch tự phát (xác suất rất nhỏ).
1. Phản ứng phân hạch là gì?
- Là sự vỡ của một hạt
- Ta chỉ quan tâm đên các phản ứng
nhân nặng thành 2 hạt
phân hạch kích thích.
Quá trình phóng xạ a có phải là phân hạch không?
Xét các phân hạch của 235U , 238U ,
92	92
239U ® chúng là nhiên liệu cơ bản
92
nhân trung bình (kèm theo
một vài nơtrôn phát ra).
2. Phản ứng phân hạch kích thích
của công nghiệp hạt nhân.
- Để phân hạch xảy ra cần phải làm
n + X ® X* ® Y + Z + kn
gì?
(k = 1, 2, 3)
- Dựa trên sơ đồ phản ứng phân
- Quá trình phân hạch của
hạch.
X là không trực tiếp mà
Trạng thái kích thích không bền
vững ® xảy ra phân hạch.
Tại sao không dùng prôtôn thay cho
phải qua trạng thái kích thích X*.
nơtrôn?
Hoạt động 3 ( phút): Tìm hiểu năng lượng phân hạch
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Thông báo 2 phản ứng phân hạch của 235U .
92
Thông báo về kết quả các phép
HS ghi nhận hai phản ứng.
HS ghi nhận về phản ứng
II. Năng lượng phân hạch
- Xét các phản ứng phân hạch:
1n + 235U ® 236U *
0	92	92
® 95Y + 138I + 3 1n 39	53	0
1n + 235U ® 236U *
0	92	92
® 139 Xe + 95Sr + 2 1n 54	38	0
1. Phản ứng phân hạch toả
toán chứng tỏ hai phản ứng trên là
phân hạch toả năng lượng.
năng lượng
Phản ứng phân hạch 235U
92
là phản ứng phân hạch toả năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch.
Mỗi phân hạch 235U tỏa
92
năng lượng 212MeV.
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 235U tạo nên
92
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, năng lượng phát ra không đổi.
+ Khi k > 1: phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh, có thể gây bùng nổ.
Khối lượng tới hạn của
235U vào cỡ 15kg, 239 Pu
92	94
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.
Năng lượng toả ra không đổi theo thời gian.
phản ứng toả năng lượng: năng
lượng phân hạch.
- 1g 235U khi phân hạch toả năng
92
E = 1 .6, 022.1023.212
lượng bao nhiêu?
235
® Tương đương 8,5 tấn than hoặc 2
= 5,4.1023MeV = 8,64.107J
tấn dầu toả ra khi cháy hết.
- Trong phân hạch 235U kèm theo
92
2,5 nơtrôn (trung bình) với năng
- HS ghi nhận về phản ứng dây chuyền.
lượng lớn, đối với 239 Pu kèm theo 3
94
nơtrôn.
- Các nơtrôn có thể kích thích các
hạt nhân ® phân hạch mới ® tạo thành phản ứng dây chuyền.
- Sau n lần phân hạch: kn ®
- Sau n lần phân hạch liên tiếp, số
kích thích kn phân hạch mới.
nơtrôn giải phóng là bao nhiêu và
tiếp tục kích thích bao nhiêu phân
hạch mới?
- Số phân hạch giảm rất nhanh.
- Khi k < 1 ® điều gì sẽ xảy ra?
- Số phân hạch không đổi ®
- Khi k = 1® điều gì sẽ xảy ra?
năng lượng toả ra không đổi.
(Ứng dụng trong các nhà máy điện
nguyên tử)
- Khi k > 1 ® điều gì sẽ xảy ra?
- Số phân hạch tăng rất nhanh
® năng lượng toả ra rất lớn ®
(Xảy ra trong trường hợp nổ bom)
không thể kiểm soát được, có
thể gây bùng nổ.
- Khối lượng của chất phân
- Muốn k ³ 1 cần điều kiện gì?
hạch phải đủ lớn để số nơtrôn
bị “bắt” << số nơtrôn được giải
phóng.
- Lưu ý: khối lượng tối thiểu để phản
ứng phân hạch tự duy trì: khối lượng
tới hạn. Với 235U vào cỡ 15kg,
92
239Pu vào cỡ 5kg.
94
- Năng lượng toả ra trong phân
- Làm thế nào để điều khiển được phản ứng phân hạch?
hạch phải ổn định ® tương ứng với trường hợp k = 1.
- Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ
nơtrôn ® dùng làm các thanh điều
khiển trong phản ứng phân hạch có
điều khiển.
Hoạt động 4 ( phút):
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Hoạt động 5 ( phút):
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
Hoạt động 6 ( phút): Giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của GV
Hoạt động của HS
Kiến thức cơ bản
- Nêu câu hỏi và bài tập về nhà.
- Ghi câu hỏi và bài tập về
- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau.
nhà.
- Ghi những chuẩn bị cho bài
sau.
RÚT KINH NGHIỆM
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................................