BÀI GIẢNG VẬT LÝ LỚP 12
PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
Ottô Han (Otto Hahn) 1879-1968
I. SỰ PHÂN HẠCH. PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN
a) Khái niệm: Sự phân hạch là hiện tượng một hạt nhân (loại rất
nặng) hấp thụ một nơtrôn rồi vỡ thành 2 hạt nhân trung bình.
Nơtrôn chậm, có động năng < 0,1eV dễ bị hấp thụ hơn nơtrôn
nhanh.
Ví dụ: Phản ứng phân hạch của U 235:
Với X, X’: các hạt nhân trung bình (số khối từ 80 đến 160) và
k=2 hoặc 3 : số nơtrôn sinh ra.
MeVnkXXUnU
A
Z
A
Z
200'
1
0
'
'
236
92
1
0
235
92
+++→→+
1. SỰ PHÂN HẠCH
b) Đặc điểm:

+ Toả năng lượng vào cỡ 200 Mev
+ Sản phẩm của sự phân hạch không ốn định (số
khối A và A’ từ 80 đến 160)
+ Tạo ra k nơtrôn thứ cấp (k=2 hoặc 3 trung bình
2,5).
+ Tạo ra các chất phóng xạ làm ô nhiễm môi
trường
MeVnkXXUnU
A
Z
A
Z
200'
1
0
'
'
236
92
1
0
235
92
+++→→+
c) Điều kiện để xẩy ra sự phân hạch:
+ là hạt nhân nặng hấp thụ được nơtrôn
nnn
n
U
nnn

U
nnn
U
U
U
U
U
s = 2
U
n
U
U
U
U
U
U
a) Khái niệm: Một phần số nơtrôn sinh ra bị mất
mát vì nhiều nguyên nhân, nhưng nếu sau mỗi
phân hạch, vẫn còn lại trung bình s nơtrôn, mà
s>1, thì s nơtrôn này đập vào các hạt nhân U 235
khác, lại gây ra s phân hạch, sinh ra s
2
nơtrôn rồi
s
3
, s
4
… nơtrôn.
•
Số phân hạch tăng rất nhanh trong một thời gian

ngắn: ta có phản ứng dây chuyền.
•
s: gọi là hệ số nhân nơtrôn.
2. PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN
b) Điều kiện để xẩy ra phản ứng dây chuyền là s > =
1.
•
Khi s>1, hệ thống gọi là vượt hạn: ta không
khống chế được phản ứng dây chuyền, năng lượng
toả ra có sức tàn phá dữ dội (trường hợp bom
nguyên tử).
Chú ý: Mỗi phân hạch chỉ toả ra năng lượng 200MeV =
3,2.1011J nhưng 1 gam U 235 chứa tới 2,5.1021 hạt nhân
nên khi phân hạch sẽ cho năng lượng rất lớn, bằng 8.1010J
tương đương 22.000kWh.
•
Khi s=1, hệ thống gọi là tới hạn: phản ứng
dây chuyền tiếp diễn nhưng không tăng vọt,
năng lượng tỏa ra không đổi (chế độ hoạt động
của lò phản ứng hạt nhân).
•
Khi s<1, hệ thống gọi là dưới hạn: phản ứng
dây chuyền không xảy ra.
c) Khối lượng tới hạn:
•
Để s≥1 khối lượng U 235 phải đạt tới một giá
trị tới hạn m
h
.
BOM NGUYÊN TỬ

Julius Robert
Oppenheimer
(1904–1967)
Hirosima:6-8-1945, "Little Boy”

Phá hủy hơn 90% thành phố

Khoảng 80.000 người chết

100.000 người bị thương

200.000 người khác bị ảnh hưởng lâu dài
Nagasaki: 9- 8-1945

74000 người chết
TÁC HẠI BOM NGUYÊN TỬ
Julius Robert
Oppenheimer
(1904–1967)
SỰ NỔ CỦA BOM NGUYÊN TỬ
•
Trong các đồng vị có thể phân hạch khi hấp thụ
nơtrôn chậm, đáng chú ý nhất là đồng vị U 235 và
plutôni Pu 239.
•
Urani thiên nhiên là hỗn hợp của 3 đồng vị: U 238
chiếm 99,27%, U 235 chiếm 0,72% và U 234 chiếm
0,01%. Đồng vị U 235 dễ bị phân hạch nhất.
•
Việc tách riêng U 235 rất công phu, tốn kém, nên các

lò phản ứng hạt nhân thường dùng Urani thiên nhiên
đã làm giàu, tức là qua chế biến, đã tăng lên vài hoặc
vài chục phần trăm. Khối lượng tới hạn từ vài tấn đến
vài chục tấn.
II. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
Sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ ở Hàn Quốc trong bốn thập kỉ qua đã làm
gia tăng nhanh chóng nhu cầu sử dụng điện năng trên dưới 10% mỗi năm. Từ
cuối những năm 1970, điện hạt nhân giữ vai trò then chốt trong việc đáp ứng
nhu cầu đó.
II. NHÀ MÁY ĐI N NGUYÊN Ệ
TỬ
A
C
B
Chất
tải
nhiệt
Bơm
Nước
Hơi đi tới tuabin
D
II. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
•
A : những thanh nhiên liệu hạt nhân làm bằng hợp
kim chứa urani đã làm giàu.
•
B : chất làm chậm (nước nặng D
2
O).
•

C : các thanh điều chỉnh (hấp thụ nơtrôn mà không
phân hạch).
•
Khi lò hoạt động thì các thanh điều chỉnh tự động giữ
độ cao sao cho s=1.
•
Phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng dưới dạng
động năng của các mảnh hạt nhân và các hạt khác,
động năng này chuyển thành nhiệt, nhờ chất tải nhiệt
cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi, hơi nước làm chạy tua
bin phát điện.
II. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ
•
Nhiều nhà máy điện nguyên tử đã được xây
dựng ở các nước công nghiệp.
•
Trên 35% tổng điện năng sản xuất hàng năm ở
Pháp, Thụy Điển, Phần Lan…
•
Trên 30% ở Nhật.
•
Trên 12% ở Mỹ.
•
Nước ta có một lò phản ứng hạt nhân nhỏ ở Đà
Lạt, dùng để nghiên cứu khoa học và sản xuất
đồng vị phóng xạ (công suất 500kW, có 89
thanh nhiên liệu là hợp kim chứa Urani đã làm
giàu tới 36% U 235).
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
CỦNG CỐ KIẾN THỨC

CU 1 : Tìm phát biểu SAI sau đây về tính chất
của phản ứng phân hạch :
30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s
00s
Là phản ứng tỏa năng lượng
Xảy ra do sự hấp thụ nơtron
Chỉ xảy ra với nguyên tử
235
92
U
Tạo ra hai hạt nhân có số khối trung
bình
SAI
SAI
SAI
SAI
SAI
SAI
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
Là phản ứng tỏa năng lượng
Xảy ra do sự hấp thụ nơtron
Chỉ xảy ra với nguyên tử
Chỉ xảy ra với nguyên tử
235
235
92
92
U
U

Tạo ra hai hạt nhân có số khối trung bình
RẤT
RẤT
GIỎI
GIỎI
CÂU 1 : Tìm phát biểu SAI sau đây về tính
chất của phản ứng phân hạch :
CÂU 2
CÂU 2


CỦNG CỐ KIẾN THỨC
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
CÂU 2 : Phản ứng hạt nhân dây chuyền là
phản ứng phân hạch :
30s29s28s27s26s25s24s23s22s21s20s19s18s17s16s15s14s13s12s11s10s09s08s07s06s05s04s03s02s01s
00s
Có hệ số nhân nơtron s>1
Của hệ vượt hạn
Của hệ tới hạn
Thỏa bất kỳ điều nào ở A,B,C
SAI
SAI
SAI
SAI
SAI
SAI
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
CỦNG CỐ KIẾN THỨC
RẤT

RẤT
GIỎI
GIỎI
CÂU 2 : Phản ứng hạt nhân dây chuyền là
phản ứng phân hạch :
Có hệ số nhân nơtron s>1
Của hệ vượt hạn
Của hệ tới hạn
Thỏa bất kỳ
Thỏa bất kỳ
đ
đ
iều nào ở A,B,C
iều nào ở A,B,C
Câu 3: Trong lò phản ứng hạt nhân của nhà máy
điện nguyên tử công dụng của các bộ phận như
sau:
A. những thanh nhiên liệu hạt nhân làm bằng
hợp kim chứa urani đã làm giàu.
B. chất làm chậm (nước nặng D
2
O) có tác dụng
làm nơtron nhanh thành nơtron chậm.
C. các thanh điều chỉnh (hấp thụ nơtrôn mà
không phân hạch).
D. Khi lò hoạt động thì các thanh điều chỉnh tự
động giữ độ cao sao cho s ≥ 1.
E. Phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng dưới
dạng động năng của các mảnh hạt nhân và các
hạt khác, động năng này chuyển thành nhiệt,

nhờ chất tải nhiệt cung cấp nhiệt cho lò sinh
hơi, hơi nước làm chạy tua bin phát điện.
CỦNG CỐ
•
U 235 có thể phân hạch theo nhiều cách khác
nhau, một phản ứng phân hạch của U 235:
•
Cho N
A
= 6,02.10
23
mol
-1
.
•
Hỏi 1g U235 phân hạch hoàn toàn toả ra bao
nhiêu năng lượng? Tính khối lượng xăng
tương đương, biết năng suất toả nhiệt của xăng
là 46.10
6
J/Kg.
MeVenLaMonU 21572
139
57
95
42
1
0
235
92

++++→+
−