intTypePromotion=3

Bài giảng: VẬT LÝ HẠT NHÂN

Chia sẻ: Võ Thành Long | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:106

0
133
lượt xem
41
download

Bài giảng: VẬT LÝ HẠT NHÂN

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lịch sử phát triển của hạt nhân nguyên tử 1896 (năm khai sinh ra vật lý hạt nhân)Henri Becquerel(1852-1908) khám phá ra phóng xạ phát ra trong hợp chất Unranium. 1911 Rutherford đã tiến hành thí nghiệm tán xạ hạt alpha, thí nghiệm quan trọng giúp phát hiện là lực chưa biết – lực hạt nhân. 1930 Cockroft và Walton đã tiến hành thí nghiệm phản ứng hạt nhân bằng máy gia tốc các hạt tích điện. 1932 Chadwick phát hiện ra neutron(nơtrôn) và kết luận một nữa hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi các neutron. 1933 Joliot và Irene Curi đã...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng: VẬT LÝ HẠT NHÂN

  1. VẬT LÝ HẠT NHÂN • CẤU TẠO HẠT NHÂN • Điện tích và khối lượng • Kích thước và cấu trúc hạt nhân • NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT VÀ LỰC HẠT NHÂN. • PHẢN ỨNG HẠT NHÂN • Các loại tương tác ứng hạt nhân • Năng lượng phản ứng hạt nhân • Năng lượng ngưỡng • Phản ứng phân hạch hạt nhân – • Lò phản ứng hạt nhân - phản ứng dây chuyền. • PHÓNG XẠ • CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN RÃ • PHÂN RÃ GAMMA • PHÂN RÃ ALPHA • PHÂN RÃ BETA • PHÓNG XẠ TỰ NHIÊN 1
  2. CẤU TẠO HẠT NHÂN Lịch sử phát triển của hạt nhân nguyên tử • 1896 (năm khai sinh ra vật lý hạt nhân)Henri Becquerel(1852-1908) khám phá ra phóng xạ phát ra trong hợp chất Unranium. •1911 Rutherford đã tiến hành thí nghiệm tán x ạ h ạt alpha, thí nghiệm quan trọng giúp phát hiện là lực chưa biết – lực hạt nhân. •1930 Cockroft và Walton đã tiến hành thí nghiệm phản ứng hạt nhân bằng máy gia tốc các hạt tích điện. •1932 Chadwick phát hiện ra neutron(nơtrôn) và kết luận một nữa hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi các neutron. •1933 Joliot và Irene Curi đã phát hiện ra phóng xạ nhân tạo. •1938 Meitner, Hahn và Strassmann đã phát hiện ra phân hạch hạt nhân. •1942 Fermi và các cộng sự đã phát triển lò phản 2
  3. CẤU TẠO HẠT NHÂN Cấu tạo hạt nhân: hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các hạt proton (+e) và neutron(0). Các đại lượng hạt nhân: Số nguyên tử khối (số proton): Z Số neutron : N Khối lượng hạt nhân : A Điện tích hạt nhân • proton mang điện tích +e (e = 1,602 177 3 x10-19 C) •Proton được cấu tạo từ các hạt quark (các hạt cơ bản): •Neu tron là hạt trung hòa điện: điện tích = 0. •Neutron được cấu tạo từ các hạt quark Khối lượng hạt nhân Định nghĩa đơn vị khối lượng nguyên tử: lấy khối lượng của 12C trung hòa làm chuẩn: m( 12C) = 12 u => u = 1/[12 m( 12C)] = 1.660540x10-27 kg. 3
  4. CẤU TẠO HẠT NHÂN Khối lượng hạt nhân Định nghĩa đơn vị khối lượng nguyên tử: lấy khối lượng của 12C trung hòa làm chuẩn: m( 12C) = 12 u => u = 1/[12 m( 12C)] = 1.660540x10-27 kg. •Khối lượng được tính theo năng lượng nghĩ, đối với 1u: 4
  5. CẤU TẠO HẠT NHÂN Kích thước và cấu trúc hạt nhân •Kích thước hạt nhân: lần đầu tiên được khảo sát trong thí nghiệm tán xạ của Rutherford •Từ thí nghiệm với động năng của hạt alpha vào cỡ 7MeV, cho thấy kích thước của hạt nhân vào cỡ 10-15 m = 1fm 5
  6. CẤU TẠO HẠT NHÂN Kích thước và cấu trúc hạt nhân •Sau Rutherford đã có rất nhiều thí nghiệm xác định kích thước hạt nhân và các kết quả cho thấy hình dạng hạt nhân được xấp xĩ có dạng hình cầu và có bán kính: R=rA 0 1/3 •Tìm biểu thức xấp xỉ cho khối lượng của hạt nhân có số khối A •Tìm thể tích và mật độ của hạt nhân này. 6
  7. BÀI TẬP - CẤU TẠO HẠT NHÂN 1. Xác định bán kính của hạt nhân 126C, biết rằng bán kính điện r0 = 1,4.10-15 m 2. Bán kính của hạt nhân 23892U lớn hơn bán kính proton bao nhiêu lần biết r0 = 1,4.10-15 m 3. Xác định các số điện tích, số nuclôn và ký hiệu hóa học của các hạt nhân nguyên tử 32He, 74Be, 158O nếu thay proton bằng neutron và neutron bằng proton. 7
  8. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT VÀ LỰC HẠT NHÂN NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT – ĐỘ HỤT KHỐI •Từ các kết quả đo khối lượng hạt nhân cho thấy khối lượng của hạt nhân M bao giờ cũng nhỏ hơn tổng khối lượng các nuclôn tạo thành hạt nhân một lượng ∆ M (độ hụt khối) ∆ M = Zmp +(A – Z)mn - M •Từ các định luật bảo toàn năng lượng và công thức Einstein cho thấy độ hụt khối tương ứng với năng lượng liên kết hạt nhân Wlk = c2∆ M = c2[Zmp +(A – Z)mn – M] •NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT TÍNH THEO KHỐI LƯỢNG NGUYÊN TỬ Wlk = c2[ZMH +(A – Z)mn – MA] x 931,494 (MeV/u) MH : khối lượng Hidro; MA: khối lượng nguyên tử của hạt nhân 8
  9. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT VÀ LỰC HẠT NHÂN NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT RIÊNG – năng lượng liên kết của 1 nuclôn ε = Wlk/A •Tìm năng lượng liên kết của hạt nhân Deuteron được cấu tạo từ 1 proton và 1 neutron. Cho biết khối lượng của Deuteron là 2,014102 u, khối lượng của Hidro là 1,007825 u, khối lượng của proton 1,007276u , khối lượng của neutron là 1,008665 u
  10. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT VÀ LỰC HẠT NHÂN LỰC HẠT NHÂN •Là lực tương tác tầm ngắn – tầm tác dụng cỡ fm •Là lực tương tác mạnh hơn lực điện từ •Là lực hút. •Có tính bão hòa một nuclôn chỉ tương tác với một số nuclôn nhất định quanh nó.
  11. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TƯƠNG TÁC HẠT NHÂN : chia làm 3 loại • Va chạm đàn hồi : A + a → a + A • Va chạm không đàn hồi : A + a → a’ + A* A* hạt nhân A ở trạng thái kích thích; a’ là hạt nhân a ở trạng thái khác. • Phản ứng hạt nhân : a + X → Y + b Hay được viết X(a,b)Y Hạt nhân a bắn vào hạt nhân X sẽ phát ra hạt nhân b và sinh ra hạt nhân Y
  12. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN. a + X →Y + b • BẢO TOÀN SỐ KHỐI hay bảo toàn số nuclôn: Aa + AX = Ab + AY • BẢO TOÀN Điện TÍCH : Za + ZX = Zb + ZY • BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG VÀ MÔMEN Động lượng 14 7 N + 4 He→1 H +17 O; 2 1 8 14 7 N( α, p ) 17 O 8 1 1 H + 7 Li→ 4 He+ 4 He; 3 2 2 7 3 ( 1 2) Li 1 H, α 4 He
  13. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NĂNG LƯỢNG PHẢN ỨNG. a + X →Y + b • Giả sử hạt nhân X đứng yên, từ định luật bảo toàn năng lượng: MXc2 + Ka + Mac2 = MYc2 + KY + Mbc2 + Kb •Ka : động năng hạt nhân a • KY : động năng hạt nhân Y • Kb : động năng hạt nhân b •Tổng động năng sinh ra (hay hấp thụ) trong phản ứng được gọi là năng lượng phản ứng Q = (KY + Kb) – Ka = (MX + Ma – MY – Mb)c2
  14. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN NĂNG LƯỢNG NGƯỠNG PHẢN ỨNG. a + X →Y + b • Trong phản ứng thu nhiệt, để phản ứng xảy ra thì h ạt nhân tới a cần phải có động năng tối thiểu được gọi là năng lượng ngưỡng Wng • Đối với phản ứng năng lượng thấp, động năng của hạt sinh ra trong phản ứng nhỏ so với năng lượng nghỉ của chúng nên K = 1/2mv2 và P = mv. ⇒Năng lượng ngưỡng được tính bởi:  Ma  Wng = Q 1 +  M    X 
  15. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
  16. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN – phản ứng bắt neutron : xuất hiện khi một hạt nhân rất nặng bị phân chia thành hai hạt nhân có khối lượng nhỏ hơn. Trong phản ứng này tổng khối lượng của hai hạt nhân sau phản ứng nhỏ hơn khối lượng của hạt nhân ban đầu. Phản ứng này xảy ra khi hạt nhân năng bắt neutron: 1 0n + 23592U → 23692U* → X + Y + neutron • 1938 phản ứng phân hạch hạt nhân lần đầu tiên được phát hiện bởi Ottto Hahn (German chemist), Lise Meitner(Austrian physicist), và Fritz Strassmann (German chemist). •Năng lượng trung bình tỏa ra trong 1 phản ứng phân h ạch vào cỡ 200MeV. • Có rất nhiều loại sản phẩm phân hạch X,Y được tạo ra, phản ứng phân hạch tiêu biểu của 23592U: 1 0 n + 23592U → 23692U* → 14156Ba + 9236Kr + 3 10n
  17. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
  18. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
  19. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN •Khi một 235U phân hạch sẽ tạo ra trung bình 2,5 neutron, các neutron này sẽ tiếp tục gây ra phản ứng phân hạch lên các 235U khác và tạo ra phân ứng dây chuyền. • Năng lượng sinh ra của phản ứng phân hạch từ 1kg 235U tương đương 20.000 tấn TNT. •Lò phản ứng hạt nhân là lò được thiết kế để tự duy trì phản ứng chuỗi. •1942 Fermi ở đại học Chicago đã tạo ra lò phản ứng phân hạch đầu tiên sử dụng Uranium tự nhiên làm nhiên liệu. •Uranium tự nhiên chứa 0,7% 235U và 99,7% 238U. Trong đó 238U hầu như không xảy ra phản ứng phân hạch. • Hầu hết các lò phản ứng hạt nhân ngày nay đều sử dụng uranium làm nhiên liệu.
  20. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN LÒ PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản