Giáo án Vật lý 12 cơ bản - Phản ứng phân hạch - Nguyễn Đức Hồng

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