Giáo án Vật lý 12 cơ bản tiết 38: Phản ứng phân hạch

Tiết: 0 PHẢN 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. 2. Kĩ năng: 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Một số phim ảnh về phản ứng phân hạch, bom A, lò phản ứng … 2. Học sinh: Ôn lại bài phóng xạ. III. 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 ứng phân hạch là gì? - Phản ứng hạt nhân có thể tự xảy ra ® phản ứng phân hạch tự phát (xác suất rất nhỏ). - Ta chỉ quan tâm đên các phản ứng phân hạch kích thích. - Quá trình phóng xạ a có phải là phân hạch không? - Xét các phân hạch của , , ® chúng là nhiên liệu cơ bản của công nghiệp hạt nhân. - Để phân hạch xảy ra cần phải làm gì? - Dựa trên sơ đồ phản ứng phân hạch. - Trạng thái kích thích không bền vững ® xảy ra phân hạch. - Tại sao không dùng prôtôn thay cho nơtrôn? - 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 phân hạch 1. Phản ứng phân hạch là gì? - Là sự vỡ của một hạt nhân nặng thành 2 hạt nhân trung bình (kèm theo một vài nơtrôn phát ra). 2. Phản ứng phân hạch kích thích 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*. 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 . - Thông báo về kết quả các phép toán chứng tỏ hai phản ứng trên là phản ứng toả năng lượng: năng lượng phân hạch. - 1g khi phân hạch toả năng lượng bao nhiêu? ® Tương đương 8,5 tấn than hoặc 2 tấn dầu toả ra khi cháy hết. - Trong phân hạch kèm theo 2,5 nơtrôn (trung bình) với năng lượng lớn, đối với kèm theo 3 nơtrôn. - Các nơtrôn có thể kích thích các hạt nhân ® phân hạch mới ® tạo thành phản ứng dây chuyền. - Sau n lần phân hạch liên tiếp, số nơtrôn giải phóng là bao nhiêu và tiếp tục kích thích bao nhiêu phân hạch mới? - 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) - Muốn k ³ 1 cần điều kiện gì? - Lưu ý: khối lượng tối thiểu để phản ứng phân hạch tự duy trì: khối lượng tới hạn. Với vào cỡ 15kg, vào cỡ 5kg. - Làm thế nào để điều khiển được phản ứng phân hạch? - Bo hay cađimi có tác dụng hấp thụ nơtrôn ® dùng làm các thanh điều khiển trong phản ứng phân hạch có điều khiển. - HS ghi nhận hai phản ứng. - HS ghi nhận về phản ứng phân hạch toả năng lượng. = 5,4.1023MeV = 8,64.107J - HS ghi nhận về phản ứng dây chuyền. - Sau n lần phân hạch: kn ® kích thích kn phân hạch mới. - Số phân hạch giảm rất nhanh. - Số phân hạch không đổi ® năng lượng toả ra không đổi. - Số phân hạch tăng rất nhanh ® năng lượng toả ra rất lớn ® không thể kiểm soát được, có thể gây bùng nổ. - Khối lượng của chất phân hạch phải đủ lớn để số nơtrôn bị “bắt” << số nơtrôn được giải phóng. - Năng lượng toả ra trong phân hạch phải ổn định ® tương ứng với trường hợp k = 1. II. Năng lượng phân hạch - Xét các phản ứng phân hạch: 1. Phản ứng phân hạch toả năng lượng - Phản ứng phân hạch là phản ứng phân hạch toả năng lượng, năng lượng đó gọi là năng lượng phân hạch. - Mỗi phân hạch tỏa 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 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, 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 vào cỡ 15kg, 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. 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. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Ghi những chuẩn bị cho bài sau. IV. RÚT KINH NGHIỆM