Kiến thức cơ bản về phản ứng phân hach và nhiệt hạch

KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH VÀ NHIỆT HẠCH

 TÓM TẮT LÝ THUYẾT:

I. PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH

    1. Phản ứng phân hạch: là một hạt nhân rất nặng như Urani ( \(_{92}^{235}\textrm{U}\)) hấp thụ một nơtrôn chậm sẽ vỡ thành hai hạt nhân trung bình, cùng với một vài nơtrôn mới sinh ra.

2. Phản ứng phân hạch dây chuyền: Nếu sự phân hạch tiếp diễn  thành một dây chuyền thì ta có phản ứng phân hạch dây chuyền, khi đó số phân hạch tăng lên nhanh trong một thời gian ngắn và có năng lượng rất lớn được tỏa ra.  Điều kiện để xảy ra phản ứng dây chuyền: xét số nơtrôn trung bình k sinh ra sau mỗi phản ứng phân hạch ( k là hệ số nhân nơtrôn).

- Nếu k

- Nếu k=1 : thì phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra và điều khiển được.

- Nếu h>1 : thì phản ứng dây chuyền xảy ra không điều khiển được.

- Ngoài ra khối lượng \(_{92}^{235}\textrm{U}\) phải đạt tới giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn \(m_{th}\).

    3. Nhà máy điện hạt nhân (nguyên tử)

        Bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân PWR.

        (Xem sách GK CƠ BẢN trang 199 nhà XB-GD 2007, hoặc SGK NC trang 285-287 Nhà XB-GD-2007)

 II.          PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH

    1. Phản ứng nhiệt hạch 

        Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành một hạt nhân nặng hơn.

\(_{1}^{2}\textrm{H} +_{1}^{2}\textrm{H} \rightarrow _{2}^{3}\textrm{H} +_{0}^{1}\textrm{n}+ 3,25MeV\)

2. Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch

    -   Nhiệt độ cao khoảng từ 50 triệu độ tới 100 triệu độ.

    -   Hỗn hợp nhiên liệu phải “giam hãm” trong một khoảng không gian rất nhỏ.

    3. Năng lượng nhiệt hạch

    -   Tuy một phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng ít hơn một phản ứng phân hạch nhưng nếu tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơn.

    -   Nhiên liệu nhiệt hạch là vô tận trong thiên nhiên: đó là đơteri, triti rất nhiều trong nước sông và biển.

    -   Về mặt sinh thái, phản ứng nhiệt hạch sạch hơn so với phản ứng phân hạch vì không có bức xạ hay cặn bã phóng xạ làm ô nhiễm môi trường.

-         Năng lượng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của hầu hết các sao.

A.   BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM:

Câu 1. Trong phản ứng hạt nhân dây chuyền, hệ số nơtron (k) có giá trị:

  A. k > 1                        B. k < 1                         C. k = 1                        D. k ≥ 1

Câu 2. Trong phản ứng hạt nhân: \(_{1}^{2}\textrm{D} + _{1}^{2}\textrm{D} \rightarrow X +p\) và \(_{11}^{23}\textrm{Na} +p \rightarrow Y + _{10}^{20}\textrm{Ne}\)  thì X và Y lần lượt là: 

  A. triti và đơtêri                                                 B. α và triti             

  C. triti và α                                                        D. prôtôn và α

Câu 3 .Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng

  A. Thường xuyên xảy ra một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nặng hơn.

  B. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn khi hấp thụ một nơtron.

  C. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm.

  D. Thành hai hạt nhân nhẹ hơn, thường xảy ra một cách tự phát.

Câu 4. Trong phản ứng phân hạch urani U235 năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200 MeV. Khi 1kg U235 phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là

  A. 8,21.10¹³ J.            B. 4,11.10¹³ J.            C. 5,25.10¹³ J.             D. 6,23.10²¹  J.

Câu 5. Trong phản ứng phân hạch urani U235 năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200 MeV. Một nhà máy điện nguyên tử dùng nguyên liệu urani, có công suất 500.000 KW, hiệu suất là 20%. Lượng tiêu thụ hàng năm nhiên liệu urani là

  A. 961kg.                    B.1121 kg.                  C. 1352,5 kg.              D. 1421 kg.

Câu 6. Phát biểu nào sau đây là không đúng ?

  A. Phản ứng phân hạch dây chuyền được thực hiện trong lò phản ứng hạt nhân.

  B. Lò phản ứng hạt nhân có các thanh nhiên liệu urani đã được làm giàu đặt xen kẽ trong chất làm chậm nơtron.

  C. Tổng lò phản ứng hạt nhân có các thanh điều khiển để đảm bảo cho hệ số nhân nơtron luôn lớn hơn 1.

   D. Có các ống tải nhiệt và làm lạnh để truyền năng lượng của lò chạy ra tua bin.

Câu 7. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân

  A. Tỏa ra một nhiệt lượng lớn.                            

   B. Tỏa năng lượng nhưng cần một nhiệt độ cao mới thực hiện được.

  C. Hấp thụ một nhiệt lượng lớn.

  D. Trong đó, hạt nhân của các nguyên tử bị nung nóng chảy thành các nuclôn.

Câu 8. Phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch là hai phản ứng hạt nhân trái ngược nhau vì:

  A. Một phản ửng tỏa, một phản ứng thu năng lượng.

  B. Một phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thấp, phản ứng kia xảy ra ở nhiệt độ cao hơn.

  C. Một phản ứng là tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn, phản ứng kia là sự phá vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nặng hơn.

  D. Một phản ứng diễn biến chậm, phản ứng kia diễn biến rất nhanh.

Câu 9. Phát biểu nào sau đây về phản ứng nhiệt hạch là không đúng ?

  A. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng kết hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn.

  B. Phản ứng chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao ( hàng trăm triệu độ ) nên gọi là phản ứng nhiệt hạch.

  C. Xét năng lượng tỏa trên một đơn vị khối lượng thì phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng lớn hơnnhiều phản ứng phân hạch.

  D. Phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ bình thường.

Câu10.  Phản ứng phân hạch U235 dùng trong lò phản ứng hạt nhân và cả trong bom nguyên tử. Tìm sự khác biệt căn bản giữa lò phản ứng và bom nguyên tử.

  A. Số nơtron được giải phóng trong mỗi phản ứng phân hạch ở bom nguyên tử nhiều hơn ở lò phản ứng

  B. Năng lượng trung bình được mỗi nguyên tử urani giải phóng ra ở bom nguyên tử nhiều hơn hơn ở lò phản ứng

  C. Trong lò phản ứng số nơtron có thể gây ra phản ứng phân hạch tiếp theo được khống chế

  D. Trong lò phản ứng số nơtron cần để gây phản ứng phân hạch tiếp theo thì nhỏ hơn ở bom nguyên tử.

Câu 11. Chọn câu sai. Lý do của việc tìm cách thay thế năng lượng phân hạch bằng năng lượng nhiệt hạch là:

  A. Tính trên một cùng đơn vị khối lượng là phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng nhiều hơn phản ứng phân hạch.

  B. Nguyên liệu của phản ứng nhiệt hạch có nhiều trong thiên nhiên. Phản ứng nhiệt hạch dễ kiểm soát.

  C. Phản ứng nhiệt hạch dễ kiểm soát hơn phản ứng phân hạch.

  D. Năng lượng nhiệt hạch sạch hơn năng lượng phân hạch.

Câu 12. Tìm phát biểu sai về phản ứng nhiệt hạch:

  A. Sự kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân năng hơn cũng toả ra năng lượng.

  B. Mỗi phản ứng kết hợp toả ra năng lượng bé hơn một phản ứng phân hạch, nhưng tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng kết hợp toả ra năng lượng nhiều hơn.

  C. Phản ứng kết hợp toả ra năng lượng nhiều, làm nóng môi trường xung quanh nên gọi là phản ứng nhiệt hạch.

  D. Bom H là ứng dụng của phản ứng nhiệt hạch nhưng dưới dạng phản ứng nhiệt hạch không kiểm soát được.

Câu 13. Chọn câu trả lời sai. Phản ứng nhiệt hạch

  A. Chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao.     

   B. Trong lòng mặt trời và các ngôi sao xảy ra phản ứng nhiệt hạch.

  C. Con nguời đã tạo ra phản ứng nhiệt hạch dưới dạng kiểm soát được.

   D. Dược áp dụng để chế tạo bom kinh khí.