Chương 7 Phản ứng hạt nhân
PGS.TS.Lê Công Hảo
7.1. CÁC PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
➢Ta có thể làm thay đổi cấu trúc hạt nhân bằng cách bắn phá
chúng bằng những hạt nhân mang năng lượng khác.
➢Các va chạm dẫn tới làm thay đổi tính chất hạt nhân bia
được gọi là phản ứng hạt nhân.
➢Rutherford là người đầu tiên quan sát được phản ứng hạt
nhân vào năm 1919
➢Sau đó người ta đã thực hiện hàng ngàn phản ứng hạt nhân
khác, nổi bật nhất là sau khi máy gia tốc hạt được phát triển
vào năm 1930.
bYXa +→+
X được bắn phá bởi hạt a và kết quả tạo ra hạt nhân Y và hạt b
( )
Yb,aX
( )
HepLi 47 ,
+→+ HeLip47
Các định luật bảo toàn trong phản
ứng hạt nhân là:
➢Bảo toàn số khối A: Tổng số
nucleon trước và sau phản ứng
phải bằng nhau.
➢Bảo toàn điện tích Z: Tổng số
điện tích của các hạt nhân trước
và sau phản ứng phải bằng
nhau.
7.2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
➢Bảo toàn năng lượng và động lượng: các đại lượng này được
bảo toàn vì phản ứng hạt nhân chỉ có lực tương tác bên
trong giữa nhân bia và hạt nhân bắn phá, và không có
ngoại lực để phá vỡ các nguyên lí bảo toàn này.
Giả sử hạt nhân bia X ban đầu đứng yên, hạt tới có động
năng Ka,và phản ứng tạo ra hạt nhân Y và bcó động năng KY
và Kb.Theo định luật bảo toàn năng lượng,
b
2
bY
2
Y
2
aa
2
XKcMKcMcMKcM +++=++
Năng lượng phản ứng Q:
( )
2
cMMMMQ
KKKQ
bYaX
abY
−−+=
−+=
Nếu Q > 0 thì phản ứng tỏa
năng lượng (tỏa nhiệt):khối
lượng hạt nhân chuyển thành
động năng của các hạt Yvà
b.
Nếu Q < 0 thì phản ứng thu
năng lượng (thu nhiệt)
Hạt tới phải có một năng lượng
ngưỡng Kng
+−=
X
a
ng M
M
1QK
7.2. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN
7.3. PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
Phân hạch hạt nhân xãy ra khi một hạt nhân nặng,chẳng
hạn như 235U, tách ra thành hai hạt nhân có khối lượng gần
bằng nhau mà ta gọi là sản phẩm phân hạch.
Sự phân hạch của 235U khi hấp thụ
neutron nhiệt
( )
neutronvàiYXUUn *
236
92
235
92
1
0++→→+
Khi hạt nhân nặng bắt một neutron nhiệt thì
xãy ra phản ứng phân hạch hạt nhân và giải
phóng một năng lượng 200 MeV
Trước khi phân hạch
Sau khi phân hạch