Bài giảng Vật lý A3: Chương 7 - PGS.TS. Lê Công Hảo

Bài giảng "Vật lý A3 - Chương 7: Phản ứng hạt nhân" cung cấp cho người học các kiến thức: Các phản ứng hạt nhân, các định luật bảo toàn, phân hạch hạt nhân, lò phản ứng, phản ứng nhiệt hạch,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý A3: Chương 7 - PGS.TS. Lê Công HảoChương 7 Phản ứng hạt nhân PGS.TS. Lê Công Hảo 7.1. CÁC PHẢN ỨNG HẠT NHÂN➢ Ta có thể làm thay đổi cấu trúc hạt nhân bằng cách bắn phá chúng bằng những hạt nhân mang năng lượng khác.➢ Các va chạm dẫn tới làm thay đổi tính chất hạt nhân bia được gọi là phản ứng hạt nhân.➢ Rutherford là người đầu tiên quan sát được phản ứng hạt nhân vào năm 1919➢ Sau đó người ta đã thực hiện hàng ngàn phản ứng hạt nhân khác, nổi bật nhất là sau khi máy gia tốc hạt được phát triển vào năm 1930. ( )4 Li p,  He 7 a +X→Y+b X (a ,b )Y p+ Li→ He +  7 4X được bắn phá bởi hạt a và kết quả tạo ra hạt nhân Y và hạt b 7.2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀNCác định luật bảo toàn trong phảnứng hạt nhân là:➢ Bảo toàn số khối A: Tổng số nucleon trước và sau phản ứng phải bằng nhau.➢ Bảo toàn điện tích Z: Tổng số điện tích của các hạt nhân trước và sau phản ứng phải bằng nhau.➢ Bảo toàn năng lượng và động lượng: các đại lượng này được bảo toàn vì phản ứng hạt nhân chỉ có lực tương tác bên trong giữa nhân bia và hạt nhân bắn phá, và không có ngoại lực để phá vỡ các nguyên lí bảo toàn này.7.2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀNGiả sử hạt nhân bia X ban đầu đứng yên, hạt tới có độngnăng Ka, và phản ứng tạo ra hạt nhân Y và b có động năng KYvà Kb. Theo định luật bảo toàn năng lượng, MXc2 + Ka + Ma c2 = MYc2 + K Y + Mbc2 + K b Năng lượng phản ứng Q:Nếu Q > 0 thì phản ứng tỏa Q = KY + K b − K anăng lượng (tỏa nhiệt): khốilượng hạt nhân chuyển thành Q = (M X + M a − M Y − M b )c 2động năng của các hạt Y vàb. Hạt tới phải có một năng lượngNếu Q < 0 thì phản ứng thu ngưỡng Kng  Ma năng lượng (thu nhiệt) K ng = − Q 1 +   MX  7.3. PHÂN HẠCH HẠT NHÂN Phân hạch hạt nhân xãy ra khi một hạt nhân nặng, chẳnghạn như 235U, tách ra thành hai hạt nhân có khối lượng gầnbằng nhau mà ta gọi là sản phẩm phân hạch. Trước khi phân hạch Khi hạt nhân nặng bắt một neutron nhiệt thìxãy ra phản ứng phân hạch hạt nhân và giảiphóng một năng lượng 200 MeV Sự phân hạch của 235U khi hấp thụ neutron nhiệt 1 0 n+ 235 92 U→ ( 236 92 ) * U → X + Y + vài neutron 1 0 n+ 235 92 U→ Ba + Kr +3 n 141 56 92 36 1 0 Sau khi phân hạch 7.3. PHÂN HẠCH HẠT NHÂN Sự kiện phân hạch lớn nhất ứng với Hiệu suất phân hạch (%) các mãnh phân hạch có số khối A  140 và A  95. Các mãnh phân hạch mà có sốneutron dư lớn hầu hết giải phóng tứcthời hai hoặc ba neutron.Các mãnh phân hạch còn lại vẫn giàuneutron và dẫn đến phân rã thành hạtnhân bền vững hơn qua một loạt phân rã  Số khối ATrong quá trình phân rã này các tia gamma cũng được phát ravì hạt nhân ở trạng thái kích thích. 7.4. LÒ PHẢN ỨNGLò phản ứng là một hệthống được thiết kế đểkiểm soát phản ứng phânhạch mà ta gọi là phảnứng dây chuyền tự duytrì.Lò phản ứng đầu tiên được thiếtkế vào năm 1942 bởi Fermi tạiTrường Đại học Chicago (Mỹ) vớiuranium tự nhiên làm nhiên liệu Fission products (Sản phẩm phân hạch) Proton Neutron Năng lượngNeutrons U-235 7.4. LÒ PHẢN ỨNG Uranium tự nhiên chứa 0,7% đồng vị 235U, cònlại là 238U chiếm 99,3%. 238U hầu như khôngphân hạch bởi neutron nhiệt mà chỉ hấp thụneutron để tạo ra Neptunium và Plutonium. Để lò phản ứng hoạt động được thì nhiên liệu uranium phải được làm giàu để chứa ít nhất vài phần trăm đồng vị 235U.7.4. LÒ PHẢN ỨNG7.4. PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH➢ Quá trình hợp hạch xãy ra khi hai hạt nhân nhẹ kết hợp lại với nhau để hình thành một hạt nhân nặng hơn.➢ Để đưa các hạt nhân lại gần nhau nên cần có nhiệt độ ...