Bài 39: Phản Ứng Nhiệt Hạch

I. Phản ứng nhiệt hạch

1. Định nghĩa

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

Ví dụ:  

2. Điều kiện

Phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao, khoảng 50 - 100 triệu độ. Vì khi đó các hạt nhân nhẹ mới có động năng đủ lớn để thắng lực đẩy Cu-lông và tiến gần nhau đến mức lực hạt nhân có tác dụng kết hợp chúng lại.

+ Phản ứng nhiệt hạt nhân trong vũ trụ: Người ta cho rằng chính các phản ứng nhiệt hạch là nguồn gốc năng lượng của Mặt Trời và các ngôi sao, trong đó có sự tạo thành hạt nhân Hêli từ các hạt nhân Hidrô.

+ Bom khinh khí cũng sử dụng phản ứng nhiệt hạch (nguyên liệu là đơteri và triti) dưới dạng không kiểm soát được.

3. Vấn đề điều khiển phản ứng nhiệt hạt nhân

* Nếu ta điều khiển được phản ứng nhiệt hạt nhân làm cho nó diễn tiến chậm thì không gây ra sự nổ và có thể sử dụng năng lượng rất lớn tỏa ra vào mục đích hòa bình. Vì:

+ Tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng nhiệt hạch tỏa năng lượng nhiều hơn phản ứng phân hạch;

+ Nhiên liệu nhiệt hạch hầu như vô tận;

+ Phản ứng nhiệt hạch “sạch” hơn phản ứng phân hạch vì ít có bức xạ và cặn bã phóng xạ.       

II. So sánh phản ứng phân hạch và hiện tượng phóng xạ

1. Giống nhau

+ Đều là các trường hợp của phản ứng hạt nhân.

+ Đều là phản ứng tỏa năng lượng.

2. Khác nhau

+ Hiện tượng phóng xạ không chịu tác động từ bên ngoài, tốc độ phân rã mỗi chất đều do nguyên nhân bên trong quyết định, xác định bởi chu kì T. Còn trong hiện tượng phân hạch, phụ thuộc số lượng nơtron chậm có trong khối chất, tốc độ này điểu khiển được.

+ Đối với mỗi chất phóng xạ, thành phần tia phóng xạ ổn định, còn cấu tạo và khối lượng hai mảnh vỡ từ hạt nhân U235 không hoàn toàn xác định.  

III. Bài tập luyện tập Phản ứng nhiệt hạch của trường Nguyễn Khuyến

Câu 1: Phản ứng nhiệt hạch là

A. phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

B. sự tách hạt nhân nặng thành hạt nhân nhẹ nhờ nhiệt độ cao.

C. phản ứng kết hợp hai hạt nhân có khối lượng trung bình thành một hạt nhân năng hơn.

D. nguồn gốc năng lượng Mặt Trời.

Câu 2: Phóng xạ và phân hạch hạt nhân

A. đều có sự hấp thụ nơtron chậm.

B. đều là phản ứng hạt nhân thu năng lượng.

C. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

D. đều không phải là phản ứng hạt nhân.

Câu 3: Cho phản ứng hạt nhân: . Đây là

A. phản ứng phân hạch.

B. phản ứng thu năng lượng.

C. phản ứng nhiệt hạch.

D. hiện tượng phóng xạ hạt nhân.

Câu 4: Phản ứng hạt nhân nào sau đây là phản ứng phân hạch?

A.                     

B.

C.

D.

Câu 5: Hạt nhân nào sau đây có thể phân hạch ?

A. .

B. .                      

C. .                    

D. .

Câu 6: Trong một phản ứng phân hạch, gọi tổng khối lượng nghỉ của các hạt trước phản ứng là m_t và tổng khối lượng nghỉ của các hạt sau phản ứng là m_s. Hệ thức nào sau đây đúng?

A. m_t < m_s.

B. m_t ≥ m_s.                

C. m_t > m_s.                 

D. m_t ≤ m_s.

Câu 7: Cho rằng một hạt nhân urani khi phân hạch thì tỏa ra năng lượng là 200 MeV. Lấy N_A = 6,02.10²³ mol^–1, 1 eV = 1,6.10^–19 J và khối lượng mol của urani là 235 g/mol. Năng lượng tỏa ra khi 2 g urani   phân hạch hết là 

A. 9,6.10¹⁰ J.

B. 10,3.10²³ J.            

C. 16,4.10²³ J.            

D. 16,4.10¹⁰ J.

Câu 8: Xét phản ứng phân hạch urani có phương trình:

Cho khối lượng các hạt: m_U = 234,99u; m_Mo = 94,88u; m_La = 138,87u; m_n = 1,0087u; 1u = 931,5MeV/c².  Bỏ qua khối lượng của êlectron. Năng lượng mà một phân hạch tỏa ra bằng

A. 215,34 MeV.        

B. 723,76 MeV.         

C. 723,37 MeV.         

D. 215,46 MeV.

Câu 9: Một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu urani . Công suất phát điện là 500 MW và hiệu suất chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện năng là 20%. Biết khi một hạt nhân urani phân hạch thì toả ra năng lượng 3,2.10^–11 Lấy N_A = 6,02.10²³ mol^–1 và khối lượng mol của là 235 g/mol. Nếu nhà máy hoạt động liên tục thì lượng urani   nhà máy cần dùng trong 365 ngày là

A. 962 kg.

B. 1121 kg.                

C. 1352,5 kg.             

D. 1421 kg.

Câu 10: Giả sử ở một ngôi sao, sau khi chuyển hóa toàn bộ hạt nhân hiđô thành hạt nhân thì ngôi sao lúc này chỉ có với khối lượng 4,6.10³² Tiếp  theo đó, chuyển hóa thành hạt nhân thông qua quá trình tổng hợp . Coi toàn bộ năng lượng tỏa ra từ quá trình tổng hợp này đều được phát ra với công suất trung bình là 5,3.10³⁰ W. Cho biết: 1 năm bằng 365,25 ngày; khối lượng mol của là 4g/mol, số A-vô-ga-đrô N_A=6,02.10²³ mol^-1, 1eV=1,6.10^-19J. Thời gian để chuyển hóa hết ở ngôi sao này thành vào khoảng

A. 481,5 triệu năm.

B. 481,5 nghìn năm.        

C. 160,5 triệu năm.          

D. 160,5 nghìn năm.

Giáo viên biên soạn : Bùi Trần Đức Anh Thái

Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến