Bài 54: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
1. Phản ứng hạt nhân
a) Thí nghiệm của Rơ-dơ-pho
- Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân.
- Phản ứng hạt nhân thường được chia làm hai loại:
+ Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền vững thành các hạt khác.
+ Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành những hạt khác.
- Phương trình phản ứng hạt nhân tổng quát A + B ==>C + D
- Trong đó A, B là các hạt tương tác, còn C, D là các hạt sản phẩm.
- Trong trường hợp phóng xạ, phương trình có dạng : A==>B+C
- Trong đó A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con và C là hạt α hoặc β.
b) Phản ứng hạt nhân tạo nên đồng vị phóng xạ nhân tạo
- Dùng hạt nhẹ (đạn) tương tác với hạt nhân (bia) tạo sản phẩm là hạt
nhân (hoặc nuclon) người ta tạo được nhiều đồng vị phóng xạ nhân tạo.

2. Các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân
- Phản ứng hạt nhân là một quá trình vật lí, trong đó hệ các hạt tương
tác A + B được xem là hệ kín, nên ta có các định luật bảo toàn sau đây:
a) Định luật bảo toàn các nuclôn
- Trong Phản ứng hạt nhân, tổng số nuclôn của các hạt tương tác bằng tổng số nuclôn của các hạt sản phẩm.
- Bảo toàn số nuclôn cũng là bảo toàn số khối A.
b) Định luật bảo toàn điện tích
- Tổng đại số các điện tích của các hạt tương tác bằng tổng đại số các điện tích của các hạt sản phẩm.
- Bảo toàn điện tích cũng là bảo toàn nguyên tử số Z ( quy ước êlectron có Z = -1)
c) Định luật bảo toàn năng lượng toàn phần (bao gồn động năng và năng lượng nghỉ)
- Tổng năng lượng toàn phần của các hạt tương tác bằng tổng năng lượng toàn phần của các hạt sản phẩm.
*Không có định luật bảo toàn khối lượng (nghỉ) của hệ như trong cơ học cổ điển.
d) Định luật bảo toàn động năng
- Vectơ tổng động lượng của các hạt tương tác bằng vetơ tổng động lượng của các hạt sản phẩm.
Nếu các hạt chuyển động với tốc độ rất lớn, thì ta phải xét sự bảo toàn của động lượng tương đối tính



Bài 56.PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH
1. Sự phân hạch


b) Đặc điểm chung của các phản ứng phân hạch
- Sau mỗi phản ứng đều có hơn 2 nơtron dược phóng ra,
-Mỗi phân hạch đều giải phóng ra năng lượng lớn. Người ta thường gọi đó là năng lượng hạt nhân.

2. Phản ứng phân hạch dây chuyền
a) Các nơtron sinh ra sau mỗi phân hạch của urani ( hoặc plutoni…) lại
có thể bị hấp thụ bỏi các hạt nhân urani (hoặc plutoni…) khác ở gần đó,
và cứ thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền. Số phân hạch
tăng lên rất nhanh trong một thời gian ngắn, ta có phản ứng phân hạch
dây chuyền.
b) Điều kiện xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyền
- Nơtron sinh ra có thể bị mất mát đi do nhiều nguyên nhân: bị hấp thụ
bởi các tạp chất trong nhiên liệu;bị U238 hấp thụ mà không xảy ra phân
hạch, hoặc bay ra ngoài thể tích khối urani (hoặc pluton)…
-Muốn có phản ứng dây chuyền ta phải xét tới số nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (còn gọi là hệ số nhân nơtron).
-Nếu k<1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra.
-Nếu k=1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi. Đó
là phản ứng dây chuyền kiểm soát được xảy ra trong các lò phản ứng hạt
nhân.
-Nếu k >1 thì dòng nơtron tăng liên tục theo thời gian, dẫn tới vụ nổ
nguyên tử. Đó là phản ứng dây chuyền không điều khiển được.
*Để giảm thiểu số nơtron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k
>= 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối
thiểu, gọi là khối lượng tới hạn mth. Với U235 thì mth vào cỡ 15kg.

3. Lò phản ứng hạt nhân
- Phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì, có điều khiển, được thực hiện trong thiết bị gọi là lò phản ứng hạt nhân.
- Để đảm bảo cho k=1, trong các lò phản ứng người ta dùng các thanh điều
khiển có chứa bo hay cađimi, là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron.
- Khi số nơtron trong lò tăng lên quá nhiều (k > 1), người ta cho các
thanh điều khiển ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu phân hạch k luôn
không đổi theo thời gian

4. Nhà máy điện hạt nhân
- Bộ phận chính của nhà máy điện hạt nhân là lò phản ứng hạt nhân. Chất
tải nhiệt sơ cấp, sau khi chạy qua vùng tâm lò, sẽ chảy qua bộ trao đổi
nhiệt, cung cấp nhiệt cho lò sinh hơi. Hơi nước làm chạy tua bin phát
điện giống như nhà máy điện thông thường



Bài 57.PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH
1. Phản ứng nhiệt hạch
a) Phản ứng nhiệt hạch
- Khi hai hạt nhân nhẹ hợp lại thành hạt nhân nặng hơn thì có năng lượng được toả ra.
- Phản ứng toả ra năng lượng 4 MeV.
-Vì các hạt nhân đều là những hạt điện tích dương, nên muốn cho hai hạt
nhân nhẹ có thể hơp lại thành hạt nhân nặng hơn, ta phải cung cấp cho
chúng một động năng đủ lớn để thắng lực đẩy culông giữa chúng, và cho
chúng tiến lại gần nhau đến mức mà lực hạt nhân phát huy tác dụng, làm
chúng kết hợp với nhau. Chính vì sự tổng hợp hạt nhân chỉ xảy ra ở nhiệt
độ rất cao nên phản ứng này được gọi là phản ứng nhiệt hạch.
b) Điều kiện thực hiện phản ứng nhiệt hạch
- Ngoài điều kiện nhiệt độ cao, còn phải thoả mãn hai điều kiện nữa để phản ứng tổng hợp hạt nhân có thể xảy ra.
+ Mật độ hạt nhân n phải đủ lớn,
+ Thời gian ∆t duy trì nhiệt độ cao (cỡ 10^ cũng phải đủ dài.

2. Phản ứng nhiệt hạch trong vũ trụ
Phản ứng nhiệt hạch trong lòng mặt trời và các ngôi saolà nguồn gốc năng lượng của chúng.

3.Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên trái đất
a) Trên trái đất, con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới
dạng không kiểm soát được. Đó là sự nổ của bom nhiệt hạch hay bom H (còn
gọi là bom hiđô hay bom khinh khí).
b) Vì năng lượng toả ra trong phản ứng nhiệt hạch rất nhiều, và vì nhiên
liệu nhiệt hạch có thể coi là vô tận trong thiên nhiên, nên một vấn đề
qua trọng đặt ra là: làm thế nào thực hiện được phản ứng nhiệt hạch dưới
dạng kiểm soát được, để đảm bảo cung cấp năng lượng lâu dài cho nhân
loại.