Giáo án vạt lý - Tiết 88: sựphân hạch –nhà máy điện nguyên tử

TIẾT 88: SỰ PHÂN HẠCH – NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU: Giải thích cơ chế của phản ứng phân hạch dây chuyền và nguyên tắc của nhà máy điện nguyên tử. Hiểu thế nào là phản ứng dây chuyền, hệ thống tới hạn, vượt hạn và dưới hạn. Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II. CHUẨN BỊ: HS xem Sgk. III. TIẾN HÀNH LÊN LỚP: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Thế nào là phản ứng tỏa nhiệt? Phản ứng phân hạch? C. Bài mới: PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG Học sinh nhắc lại Thế nào là phản ứng phân hạch? I. PHẢN ỨNG DÂY CHUYỀN: Trong phản ứng phân hạch, một hạt nhân loại rất nặng hấp thụ một nơtron chậm và vỡ thành 2 hạt nhân trung bình. Ví dụ: U235 92 + n1 0  U236 92  XZ A + '' ' XZ A + k n1 0 + 200MeV - Học sinh có thể tính toán:200MeV = ? J 1 gam U235 có bao nhiêu hạt nhân? => Tính năng lượng tỏa ra cho 1 g đó? (Nhắc thêm: 22.000kwh  1,9 tấn xăng) Từ đặc điểm thứ 2 của phản ứng phân hạch => học sinh có thể cho Với X và X’ là các hạt nhân trung bình Phản ứng tạo ra k nơtron và tỏa ra năng lượng 200MeV. Đặc điểm của phản ứng phân hạch là: 1. Mỗi phân hạch chỉ tỏa ra năng lượng là 200MeV = 3.2.10-11J. Nhưng xét 1g U235 sẽ có 2,5.1021 hạt nhân, do đó khi phân hạch sẽ tỏa ra một năng lượng rất lớn là 8.1010J = 22.000kwh 2. Mỗi phân hạch sinh ra từ 2  3 nơtron, các nơtron mới sinh này có thể bị mất bớt do thoát ra khỏi khối Urani hoặc bị hấp thụ bởi hạt nhân khác. Nhưng nếu sau mỗi phân hạch, còn lại trung bình s nơtron (mà s > 1) thì phản ứng phân hạch lại xảy ra và ta có được phản ứng phân hạch dây chuyền. s: gọi là hệ số nhân nơtron. * s > 1: hệ thống vượt hạn: phản ứng không kiểm soát được. * s = 1: hệ thống tới hạn: kiểm soát được phản ứng * s < 1: hệ thống dưới hạn: phản ứng dây chuyền không xảy ra. biết một số điều kiện để cho được phản ứng dây chuyền. Điều kiện để có phản ứng dây chuyền: - Phải có nơtron chậm - s  1, đồng thời khối lượng của hạt nhân phải đạt tới một giá trị tối thiểu m0: khối lượng tới hạn Trong sự phân hạch, người ta dùng nơtron chậm vì nó dễ bị hạt nhân bắt  dễ gây ra phản ứng phân hạch. Các hạt nhân sinh ra đều có phóng xạ nên nó gây ra nguyên nhân nguy hiểm phóng xạ. - Đối với D2O, chất này làm chậm nơtron rất tốt vì khi nơtron va chạm vào hạt nhân D làm nó mau chóng mất động năng mà không bị hấp thụ. Nếu dùng H2O thường thì nơtron bị hấp thụ. - Nước dùng làm chất tải nhiệt vì có tính phóng xạ, nên chỉ được chạy trong mạch kín (1). Nước II. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ: Là nhà máy điện mà trong đó phản ứng phân hạch dây chuyền được khống chế ở mức tới hạn (s = 1) Lò phản ứng gồm các bộ phận chính: - Thanh nhiên liệu (hợp kim U235 đã làm giàu) - Chất làm chậm (nước nặng D2O hoặc than chì) - Thanh điều khiển (hấp thụ bớt nơtron nhưng không phân hạch) Hoạt động: khi lò hoạt động người ta điều chỉnh thành điều khiển sao cho s = 1. Khi có phản ứng dây chuyền, năng lượng của phản ứng được biến thành nhiệt năng để làm quay máy phát điện như là máy nhiệt điện thông thường. trong mạch (2) được đưa ra ngoài ít bị nhiễm xạ hơn D. Củng cố: Nhắc lại: Phản ứng dây chuyền E. Dặn dò: BTVN: 3 Sgk trang 231 Xem bài: “Phản ứng nhiệt hạch”