Nưng lượng liên kết của hạt nhân là gì năm 2024

Năng lượng hạt nhân (còn có tên gọi khác là năng lượng nguyên tử) là một loại công nghệ hạt nhân. Công nghệ này thiết kế để tách năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát.

Phương pháp phân hạch hạt nhân

Là phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay, dùng nước được đun nóng. Tạo ra hơi nước sau đó được chuyển thành cơ năng để phát điện hoặc tạo lực đẩy.

Nguồn gốc

Phản ứng phân hạch hạt nhân được Enrico Fermi thực hiện hành công vào năm 1934. Khi nhóm của ông dùng nơtron bắn phá hạt nhân uranium.

Nhà máy năng lượng hạt nhân Cattenom

Năm 1938, các nhà hóa học người Đức là Otto Hahn và Fritz Strassmann, cùng với các nhà vật lý người Úc Lise Meitner và Otto Robert Frisch cháu của Meitner. Các nhà hóa học thực hiện các thí nghiệm tạo ra các sản phẩm của urani sau khi bị nơtron bắn phá. Các nơtron tương đối nhỏ. Chúng có thể cắt các hạt nhân của các nguyên tử urani lớn thành hai phần khá bằng nhau. Đây là một kết quả đáng ngạc nhiên.

Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên

Tại Hoa Kỳ, lò phản ứng đầu tiên mang tên Chicago Pile-1 ra đời. Đạt được khối lượng tới hạn vào ngày 2 tháng 12 năm 1942. Công trình này trở thành một phần của dự án Manhattan.

Là một dự án xây dựng các lò phản ứng lớn ở Hanford Site để làm giàu plutoni. Plutoni sử dụng trong các vũ khí hạt nhân đầu tiên được thả xuống các thành phố Hiroshima và Nagasaki ở Nhật Bản. Việc cố gắng làm giàu urani song song cũng được tiến hành trong thời gian đó.

Sau thế chiến thứ 2, mối đe dọa về việc nghiên cứu lò phản ứng hạt nhân có thể là nguyên nhân. Hầu hết việc nghiên cứu lò phản ứng tập trung chủ yếu vào các mục đích quân sự.

Trên thực tế, quân đội Hoa Kỳ từ chối tuân theo đề nghị của cộng đồng khoa học tại đây. Việc mở rộng hợp tác quốc tế nhằm chia sẻ thông tin và kiểm soát các vật liệu hạt nhân. Năm 2006, các vấn đề này đã trở nên khép kín với Hội Năng lượng Hạt nhân Toàn cầu.

Điện được sản xuất đầu tiên từ lò phản ứng hạt nhân thực nghiệm EBR-I vào ngày 20 tháng 12 năm 1951. Với công suất ban đầu đạt khoảng 100 kW tại Arco, Idaho.

Công nghệ lò phản ứng hạt nhân

Cũng giống như một số trạm năng lượng nhiệt phát điện bằng nhiệt năng. Từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, phản ứng phân hạch biến đối năng lượng. Giải phóng hạt nhân nguyên tử thông qua phản ứng này.

Khi một hạt nhân nguyên tử dùng để phân hạch tương đối lớn hấp thụ nơtron sẽ tạo ra sự phân hạch nguyên tử.

Quá trình phân hạch tách nguyên tử thành 2 hay nhiều hạt nhân nhỏ hơn kèm theo động năng. Giải phóng tia phóng xạ gamma và nơtron tự do. Một phần nơtron tự do này được hấp thụ bởi các nguyên tử phân hạch khác. Chúng tiếp tục tạo ra nhiều nơtron hơn. Đây là phản ứng tạo ra nơtron theo cấp số nhân.

Nhà máy điện hạt nhân Ikata, lò phản ứng nước áp lực làm lạnh bằng chất lỏng trao đổi nhiệt thứ cấp với đại dương.

Phản ứng dây chuyền hạt nhân kiểm soát bằng cách sử dụng chất hấp thụ nơtron và bộ đều hòa nơtron. Nhằm thay đổi tỷ lệ nơtron tham gia vào các phản ứng phân hạch tiếp theo. Các lò phản ứng hạt nhân có hệ thống vận hành bằng tay và tự động để tắt phản ứng phân hạch khi phát hiện các điều kiện không an toàn.

Hệ thống làm lạnh giải phóng nhiệt từ lõi lò phân ứng và vận chuyển nhiệt đến bộ phận phát điện. Từ nhiệt năng này hoặc sử dụng vào những mục đích khác. Đặc biệt chất làm lạnh nóng là nguồn nhiệt sẽ được dùng cho các lò nung. Hơi nước nén từ lò nung sẽ làm quay các tuốc bin hơi nước vận hành các máy phát điện.

Một hạt nhân U234 phóng xạ tia α tạo thành đồng vị của thôri T230h. Cho các năng lượng liên kết riêng của hạt α là 7,15 MeV, của U234 là 7,65 MeV, của T230h là 7,72 MeV. Khối lượng của các hạt nhân tính theo đơn vị u và bằng số khối của chúng. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng trên là

Lực hạt nhân hay còn gọi là lực tương tác mạnh vì nó là một loại lực mới truyền tương tác giữa các nuclon trong hạt nhân.

b, Năng lượng liên kết của hạt nhân là năng lượng tối thiểu cần thiết phải cung cấp để tách các nuclon, được tính bằng tích của độ hụt khối với thừa số c2

Độ hụt khối và Năng lượng liên kết của hạt nhân là hai nội dung quan trọng ở phần Hạt nhân nguyên tử. Để giúp cho chúng ta nhận biết một cách tổng thể hơn về thế giới vật chất nói chung, ở bài học ngày hôm nay, các em học sinh sẽ cùng nhau tìm hiểu và nghiên cứu về các kiến thức liên quan đến Độ hụt khối, Lực hạt nhân và Năng lượng liên kết của hạt nhân.

Chào các em! Hôm nay mình qua Bài 2: Độ hụt khối năng lượng liên kết của chương hạt nhân. Ở bài đầu tiên mình đã xét tính chất và cấu tạo của hạt nhân, đơn vị như thế nào, năng lượng, khối lượng có liên hệ như thế nào, rồi nói về lực hạt nhân. Hôm nay mình xét độ hụt khối và năng lượng liên kết đây là vấn đề quan trọng của hạt nhân.

9. Độ hụt khối:

Xét hạt nhân: \(_{Z}^{A}\textrm{X}\)

Gọi mp, mn lần lượt là khối lượng của 1 prôtôn và 1 nơtron.

Khối lượng của các prôtôn và nơtron khi chưa liên kết thành hạt nhân X: m0 = Zmp + (A - Z).mn

Khối lượng hạt nhân X: m = mx

⇒ Độ hụt khối: \(\Delta m=m_{0}-m_{X}\)

⇒ \(\Delta m=Zm_{p}+(A-Z)m_{n}-m_{X}\)

Ví dụ:

.PNG)

II. Năng lượng liên kết:

Là năng lượng tỏa ra khi kết hợp các nuclôn thành hạt nhân

\(W_{lk}=\Delta mc^2=[Zm_{p}+(A-Z)m_{n}-m_{X}].c^2\)

Năng lượng liên kết hạt nhân còn gọi là năng lượng tối thiểu để phá vỡ hạt nhân

* Năng lượng liên kết riêng:

Năng lượng liên kết riêng (Wlkr) là năng lượng kiên kết tính cho 1 nuclôn

\(\Rightarrow W_{lkr}=\frac{W_{lk}}{A}=\frac{[Zm_{p}+(A-Z)m_{n}-m_{X}]}{A}\)

Để so sánh tính bền vững của hạt nhân ta dựa vào NL liên kết riêng ⇒ Hạt nhân có NL liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững (các hạt nhân có 50 < A < 80 gọi là các hạt nhân trung bình ⇒ rất bền vững)

Ví dụ 1: Cho mHe = 40015u, mp = 1,0073u, mn = 1,0087u. Tìm năng lượng cần thiết để phá vỡ hạt nhân \(_{2}^{4}\textrm{He}\)? Lấy \(1u=931,5 \ \frac{MeV}{c^2}\)

Giải:

\(W_{lk}=[2.1,0073+2.1,0087-4,0015].uc^2\)

\(= (2.1,0073+2.1,0087-4,0015). 931,5\)

\(\Rightarrow W_{lk}=28,41 \ (MeV)\)

Ví dụ 2: Cho năng lượng liên kết của \(_{2}^{{4}\textrm{He}\) và \(_{26}}{56}\textrm{Fe}\) lần lượt là 28,41 MeV và 492 MeV. Hạt nhân nào bền hơn?

Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là gì?

- Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là năng lượng của một nuclong. Năng lượng này càng lớn thì hạt nhân càng bền vững.

Năng lượng liên kết là gì trong vật lý?

Theo IUPAC, năng lượng liên kết là giá trị trung bình của năng lượng phân ly liên kết trong pha khí (thường ở nhiệt độ 298K) cho tất cả các liên kết cùng loại trong cùng loại hóa chất.

Thế nào là năng lượng phản ứng hạt nhân?

Năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thu được nhờ các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát. Có ba loại phản ứng hạt nhân: phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp và phân rã phóng xạ. Trong đó phản ứng phân hạch được ứng dụng chủ yếu vì tính hiệu quả của nó.

Phản ứng hạt nhân là gì cho ví dụ?

Phản ứng hạt nhân là mọi quá trình dẫn đến sự biến đổi hạt nhân. Có hai loại phản ứng hạt nhân: + Phản ứng tự phân rã của một hạt nhân không bền thành các hạt khác. Ví dụ: Phóng xạ. + Phản ứng trong đó các hạt nhân tương tác với nhau, dẫn đến sự biến đổi chúng thành các hạt khác.