Phản ứng phân hạch là Dạng bài tập bài tập số nằm trong CHƯƠNG kiến thức trình vật lý 12 và thường gặp trong bài thi THPT Quốc Gia. bài viết dưới đây sẽ tổng hợp đầy đủ lý thuyết về phản ứng phân hạch, nhiệt hạch, cơ chế, đặc điểm của phản ứng phân hạch và kèm bài tập tự nắm bắt đc có đáp án.
1. Phản ứng phân hạch là gì?
Theo kiến thức trong chủ đề trình Vật Lý 12, phản ứng phân hạch là phản ứng mà khi đó hạt nhân nặng vỡ thành hai hạt nhân trung bình. Năng lượng của mỗi phản ứng phân hạch tỏa ra ~200 MeV, trong đó phần lớn chính là động năng của các mảnh vỡ. Phản ứng phân hạch tạo ra một số nơtron và các phôtôn.
2. Phản ứng nhiệt hạch là gì?
Là phản ứng tổng hợp hạt nhân nặng từ 2 hoặc nhiều hạt nhân nhẹ hơn. Phản ứng phân hạch và nhiệt hạch khác nhau vì phản ứng nhiệt hạch thường sản sinh ra nhiệt lượng lớn hơn phản ứng phân hạch, tuy nhiên chúng vẫn cần phải có các điều kiện cần thiết thì mới có thể xảy ra được.
Phương trình phản ứng nhiệt hạch được viết như sau:
3. Cơ chế của phản ứng phân hạch
Muốn xảy ra phản ứng phân hạch thì cần phải truyền cho hạt nhân mẹ XX năng lượng đủ lớn (giá trị tối thiểu của loại năng lượng này chính là năng lượng kích hoạt).
Nhằm Để có thể truyền năng lượng kích hoạt đến hạt nhân mẹ XX thì đó phải là một nơtron bắn vào XX Để XX hấp thụ nơtron rồi chuyển sang trạng thái kích thích. Trạng thái này thường không bền và cho kết quả theo sơ đồ n + X → X∗ → Y + Z + kn
Vậy nên quá trình phân hạch hạt nhân XX không xảy ra trực tiếp mà cần phải qua trạng thái kích thích.
4. Đặc điểm của phản ứng phân hạch
4.1. Phản ứng phân hạch kích thích
Nhằm có phản ứng phân hạch thì cần cho 1 nơron bắn vào hạt nhân X, đưa hạt nhân X thành trạng thái kích thích X* từ đó X* vỡ thành 2 hạt nhỏ trung bình có kèm theo vài nơron phát ra:
n + X → X* → Y + Z + kn
Vậy nên quá trình phân hạch của X không diễn ra trực tiếp mà phải trải qua trạng thái kích thích X*.
4.2. Phản ứng phân hạch tỏa năng lượng
Phản ứng phân hạch Urani chính là phản ứng phân hạch tỏa năng lượng và năng lượng đó được gọi là năng lượng phân hạch. Mỗi phân hạch tỏa năng lượng ~210 MeV.
4.3. Phản ứng phân hạch dây chuyền
Giả thiết mỗi phân hạch có k nơtron sẽ được giải phóng và đến kích thích các hạt nhân khác tạo ra phân hạch mới. Sau n lần phân hạch số lượng nơtron được giải phóng sẽ kích thích tạo phân hạch mới.
Khi k < 1: Phản ứng phân hạch dây chuyền sẽ tắt nhanh.
Khi k = 1: Phản ứng phân hạch dây chuyền sẽ tự duy trì, năng lượng phát ra không thay đổi.
Khi k > 1: Phản ứng phân hạch dây chuyền sẽ tự duy trì, năng lượng phát ra tăng nhanh và có thể gây bùng nổ.
Khi khối lượng chất phân hạch đạt đến một một giá trị tối thiểu nào đó ta gọi nó là khối lượng tới hạn.
4.4. Phản ứng phân hạch có điều khiển
Phản ứng phân hạch có điều kiện được thực hiện trong các lò phản ứng hạt nhân (trong Trường Hợp k = 1).
Sử dụng các thanh điều khiển chứa bo hay cadimi hấp thụ các nơron thừa sao cho k = 1. Nhiên liệu phân hạch tại các lò phản ứng thường đạt 235U (uranium 235) hoặc 239Pu (plutonium 239).
5. Phản ứng dây chuyền
Khi các nơtron tạo thành sau phân hạch có động năng lớn khi đó U238 sẽ hấp thụ hết hoặc sẽ thoát ra Urani. Tuy nhiên nếu chúng chậm lại có thể gây ra sự phân hạch các hạt U235 khác khiến cho sự phân hạch biến thành phản ứng dây truyền.
Nhưng trên thực tế không phải tất cả nơtron đều gây ra hiện tượng phân hạch. Vì vậy nếu muốn có phản ứng dây chuyền thì phải xét đến các nơtron trung bình k còn lại sau các lần phân hạch.
Nếu k > 1: Số phân hạch sẽ tăng rất nhanh theo tốc độ k1,k2,k3,... Đây cũng chính là cơ chế Nhằm Để nổ của bom nguyên tử.
Nếu k < 1: Phản ứng dây chuyền sẽ không xảy ra.
Nếu k = 1: Phản ứng dây chuyền hoàn toàn có thể khống chế.
6. Lò phản ứng hạt nhân
Lò phản ứng hạt nhân là thiết bị được sử dụng tạo phản ứng hạch dây chuyền tự điều khiển và duy trì.
Về nhiên liệu phân hạch sử dụng ở các lò phản ứng hạt nhân thường là U235 và Pu239.
Nhằm Để k = 1 thì sử dụng các thanh điều khiển chứa Cd, Bo là các chất có tác dụng Để được hấp thụ các nơtron.
Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng luôn không đổi theo thời gian.
7. Một số bài tập về phản ứng phân hạch (có lời giải)
Để nắm chắc kiến thức về phản ứng phân hạch vật lý 12 hãy cùng tham khảo một số bài tập dưới đây nhé!
https://vuihoc.vn/tin/thpt-phan-ung-phan-hach-1138.html