Phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch (phần 2 )

I,Các ví dụ minh họa

Ví dụ 1 : Chọn câu sai khi nói về phản ứng phân hạch ?

A.Phản ứng phân hạch là phản ứng toả năng lượng.

B.Phản ứng phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng hấp thụ một notron chậm rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình

C.Phản ứng phân hạch con người chưa thể kiểm soát được.

D.Phản ứng phân hạch con người có thể kiểm soát được.

Hướng dẫn

Phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân con người kiểm soát được, với hệ số k = 1, không để xảy ra phản ứng phân hạch dây chuyển.

Chọn đáp án C

Ví dụ 2 : Chọn câu sai. Phản ứng phân hạch dây chuyền

A.là phản ứng phân hạch xảy ra liên tiếp do các hạt nhân nặng hấp thụ các nơtron sinh ra từ các phân hạch trước đó.

B.luôn kiểm soát được.

C.xảy ra khi sốnơtron trung bình nhận được sau mỗi phân hạch lớn hơn 1.

D.xảy ra khi sốnơtron trung bình nhận được sau mối phân hạch bằng 1.

Hướng dẫn

Phản ứng phân hạch dây chuyền \[k\ge 1\] không kiểm soát được, ví dụ bom nguyên tử; con người chỉ kiểm soát được phản ứng phân hạch với k = 1.

Chọn đáp án B

Ví dụ 3 : Phản ứng nhiệt hạch là là phản ứng hạt nhân

A.thu một nhiệt lượng lớn.

B.cần một nhiệt độ rất cao mới thực hiện được.

C.hấp thụ một nhiệt lượng lớn.

D.trong đó hạt nhân của các nguyên tử bị nung chảy thành các nuclon.

Hướng dẫn

Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng hạt nhân cần một nhiệt độ rất cao mới thực hiện được, ví dụ như phản ứng nhiệt hạch trong lòng mặt trời là sự kết hợp giữa 2 hạt nhân H thành hạt nhân He.

Chọn đáp án B

Ví dụ 4 : Chọn câu sai.

A.Nguồn gốc năng lượng mặt trời và các vì sao là do chuỗi liên tiếp các phản ứng nhiệt hạch xảy ra.

B.Trên trái đất con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch: trong quảbom gọi là bom H; trong các nhà máy điện nguyên tử

C.Nguồn nhiên liệu đểthực hiện phản ứng nhiệt hạch rất dễkiếm, vì đó là đơteri và triti có sẵn trong nước biển..

D.Phản ứng nhiệt hạch có ưu điểm lớn là bảo vệmôi trường tốt vì chất thải sạch, không gây ô nhiễm môi trường.

Hướng dẫn

Trên trái đất con người đã vô tình tạo ra được phản ứng nhiệt hạch trong quả bom khinh khí H. Trong nhà máy điện nguyên tử là phản ứng phân hạch.

Chọn đáp án B

Ví dụ 5 : Phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch là hai phản ứng hạt nhân trái ngược nhau vì

A.một phản ứng toả, một phản ứng thu năng lượng.

B.một phản ứng xảy ra ởnhiệt độ thấp, phản ứng kia xảy ra ởnhiệt độ cao.

C.một phản ứng là tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn, phản ứng kia là sự phá vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn.

D.một phản ứng diễn biến chậm, phản kia rất nhanh

Hướng dẫn

Phản ứng nhiệt hạch và phản ứng phân hạch là hai phản ứng hạt nhân trái ngược nhau vì một phản ứng là tổng hợp hai hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn, phản ứng kia là sự phá vỡ một hạt nhân nặng thành hai hạt nhân nhẹ hơn. Cả hai phản ứng đều tỏa nhiệt.

Chọn đáp án C

Ví dụ 6 : Tìm phát biểu sai về phản ứng nhiệt hạch:

A.Sự kết hợp hai hạt nhân rất nhẹ thành một hạt nhân năng hơn cũng toả ra năng lượng.

B.Mỗi phản ứng kết hợp toả ra năng lượng bé hơn một phản ứng phân hạch, nhưng tính theo khối lượng nhiên liệu thì phản ứng kết hợp toả ra năng lượng nhiều hơn.

C.Phản ứng kết hợp toả ra năng lượng nhiều, làm nóng môi trường xung quanh nên gọi là phản ứng nhiệt hạch.

D.Bom H là ứng dụng của phản ứng nhiệt hạch nhưng dưới dạng phản ứng nhiệt hạch không kiểm soát được.

Hướng dẫn

Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng trong đó hai hay nhiều hạt nhân nhẹ tạo thành một hạt nhân nặng. Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng toả năng lượng.

Chọn đáp án C

Ví dụ 7 : Phản ứng phân hạch U235 dùng trong lò phản ứng hạt nhân và cả trong bom nguyên tử. Tìm sự khác biệt căn bản giữa lò phản ứng và bom nguyên tử.

A.Số nơtron được giải phóng trong mỗi phản ứng phân hạch ở bom nguyên tử nhiều hơn ở lò phản ứng

B.Năng lượng trung bình được mỗi nguyên tử urani giải phóng ra ởbom nguyên tử nhiều hơn hơn ở lò phản ứng

C.Trong lò phản ứng sốnơtron có thể gây ra phản ứng phân hạch tiếp theo được khống chế

D.Trong lò phản ứng sốnơtron cần để gây phản ứng phân hạch tiếp theo thì nhỏ hơn ở bom nguyên tử.

Hướng dẫn

Trong lò phản ứng sốnơtron có thểgây ra phản ứng phân hạch tiếp theo được khống chế.

Chọn đáp án C

Ví dụ 8 : Tìm kết luận sai khi nói về phản ứng nhiêt hạch. Phản ứng nhiệt hạch

A. xảy ra khi có khối lượng vượt khối lượng tới hạn.

B.tạo ra chất thải thân thiện với môi trường.

C. tỏa ra năng lượng lớn.

D.xảy ra ở nhiệt độ cao (từ chục đến trăm triệu độ).

Hướng dẫn

Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở nhiệt độ rất cao, tỏa ra năng lượng lớn, tạo ra các chất thải thân thiện với môi trường, vd khí He.

Chọn đáp án A

Ví dụ 9 : Phát biểu nào sai khi nói về phản ứng hạt nhân?

A.Phản ứng phân hạch là phản ứng hạt nhân tạo ra hai hạt nhân nhẹ hơn, có tính phóng xạ.

B.Khi hạt nhân nặng hấp thụ một nơtron vỡ thành 2 hạt nhân trung bình và toả năng lượng lớn.

C.Khi hai hạt nhân rất nhẹ kết hợp với nhau thành hạt nhân nặng hơn toả năng lượng.

D.Phản ứng tổng hợp hạt nhân và phân hạch đều toả năng lượng.

Hướng dẫn

Phản ứng phân hạch không có tính phóng xạ.

Chọn đáp án A

Ví dụ 10 : Chọn câu sai khi nói về phản ứng nhiệt hạch.

A.Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng toả năng lượng.

B.Phản ứng nhiệt hạch chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất cao

C.Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ởnhiệt độ cao nên gọi là phản ứng thu năng lượng

D.Phản ứng nhiệt hạch con người chưa thể kiểm soát được.

Hướng dẫn

Phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở nhiệt độ cao và là phản ứng tỏa năng lượng.

Chọn đáp án D

Ví dụ 11 : Một hạt nhân \[{}^{235}U\] phân hạch toả năng lượng 200 MeV. Tính khối lượng Urani tiêu thụ trong 24 giờ bởi một nhà máy điện nguyên tử có công suất 5000 kW. Biết hiệu suất nhà máy là 17%.

A.61 g. B.21 g. C.31 g. D.41 g.

Hướng dẫn

Ta có lượng năng lượng nhà máy tiêu thụ trong 24h là: \[E=\frac{Pt}{H}=2,{{54.10}^{12}}(J)=1,{{588.10}^{25}}MeV\]

Năng lượng tỏa ra khi phân chia hết 1 kg urani: \[\text{W}=N{{\text{W}}_{o}}=\frac{m.{{N}_{A}}}{A}{{\text{W}}_{o}}=\text{5,126}\text{.1}{{\text{0}}^{26}}MeV\]

Lượng urani tiêu thụ trong 24h bằng: \[m=\frac{E}{\text{W}}=0,031kg\]

Chọn đáp án C

Ví dụ 12 : Một trong các phản ứng xảy ra trong lò phản ứng là: \[{}_{0}^{1}n+{}_{92}^{235}U\to {}_{92}^{236}U\to {}_{57}^{143}La+{}_{35}^{87}Br+m{}_{0}^{1}n\] với m là số nơtron, m bằng:

A.4 B.6 C.8 D.10

Hướng dẫn

Ta có: m= 235 – 143 – 87 = 6

Chọn đáp án B

Ví dụ 13 : Chọn câu sai:

A.Sau khoảng thời gian bằng 3 lần chu kỳ bán rã, chất phóng xạ còn lại một phần tám

B.Sau khoảng thời gian bằng 2 lần chu kỳ bán rã, chất phóng xạ bị phân rã ba phần tư

C.Sau khoảng thời gian bằng 2 lần chu kỳ bán rã, chất phóng xạ còn lại một phần tư

D.Sau khoảng thời gian bằng 3 lần chu kỳ bán rã, chất phóng xạ còn lại một phần chín

Hướng dẫn

Khối lượng chất phóng xạ còn lại trong thời gian t là: \[m(t)={{m}_{o}}{{.2}^{\frac{-t}{T}}}\] do đó sau 3 chu kỳ bán rã, chất

phóng xạ còn lại 1 / 8

Chọn đáp án D.

Ví dụ 14 : Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani \[{}^{235}U\] năng lượng trung bình toả ra khi phân chia một hạt nhân là 200 MeV. Khi 1 kg \[{}^{235}U\] phân hạch hoàn toàn thì toả ra năng lượng là

A.\[8,{{21.10}^{13}}J\] B. \[4,{{11.10}^{13}}J\] C. \[5,{{25.10}^{13}}J\] D. \[6,{{23.10}^{21}}J\]

Hướng dẫn

Trong một 1kg \[{}^{235}U\]có \[\text{N =2,56}\text{.1}{{\text{0}}^{24}}\]hạt nhân

⇒ Năng lượng tỏa ra là :\[\text{W= N}\text{.200 =5,13}\text{.1}{{\text{0}}^{26}}MeV=\text{8,21}\text{.1}{{\text{0}}^{13}}J\]

Chọn đáp án A

Ví dụ 15 : Do sự phát bức xạ nên mỗi ngày khối lượng Mặt Trời giảm một lượng \[3,{{744.10}^{14}}\]kg. Biết vận tốc ánh sáng trong chân không là \[{{3.10}^{8}}m/s\] . Công suất bức xạ trung bình của Mặt Trời bằng:

A. \[\text{6,9}\text{.1}{{\text{0}}^{15}}M\text{W}\] B. \[3\text{,9}\text{.1}{{\text{0}}^{20}}M\text{W}\] C. \[5\text{,9}\text{.1}{{\text{0}}^{10}}M\text{W}\] D. \[5\text{,9}\text{.1}{{\text{0}}^{20}}M\text{W}\]

Hướng dẫn

Năng lượng nghỉ của mặt trời bằng : \[E=m{{c}^{2}}=3,{{744.10}^{14}}{{.3.10}^{8}}=\text{3,3696}\text{.1}{{\text{0}}^{23}}J\]

Công suất trung bình của mặt trời : \[P=\frac{E}{t}=\frac{E}{86400}=3,{{9.10}^{26}}\text{W}=3,{{9.10}^{20}}M\text{W}\]

Chọn đáp án B

II, Bài tập tự luyện

Câu 1 : Trong các lò phản ứng hạt nhân, vật liệu nào dưới đây có thể đóng vai trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron ?

A. Kim loại nặng B. Cadimi C. Bêtông D. Than chì

Câu 2 : So sánh giữa hai phản ứng hạt nhân toả năng lượng phân hạch và nhiệt hạch. Chọn kết luận đúng.

A. Một phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng nhiều hơn phản ứng phân hạch

B. Cùng khối lượng, thì phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng nhiều hơn phản ứng phân hạch

C. Phản ứng phân hạch sạch hơn phản ứng nhiệt hạch

D. Phản ứng nhiệt hạch có thể điều khiển được còn phản ứng phân hạch thì không

Câu 3 : Người ta quan tâm đến phản ứng nhiệt hạch là vì

A. phản ứng nhiệt hạch toả năng lượng

B. nhiên liêu nhiệt hạch hầu như vô hạn

C. phản ứng nhiệt hạch “sạch” hơn phản ứng phân hạch

D. cả 3 lí do trên

Câu 4 : Trong sự phân hạch của hạt nhân \[{}_{92}^{235}U\], gọi k là hệ số nhân nơtron. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Nếu k < 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền xảy ra và năng lượng tỏa ra tăng nhanh

B. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền tự duy trì và có thể gây nên bùng nổ

C. Nếu k > 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra

D. Nếu k = 1 thì phản ứng phân hạch dây chuyền không xảy ra

Câu 5 : 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 không phải là phản ứng hạt nhân

D. đều là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng

Câu 6 : Một nguyên tử \[U{}^{235}\]phân hạch tỏa ra 200MeV. Nếu 2g chất đó bị phân hạch thì năng lượng tỏa ra.

A.\[9,{{6.10}^{10}}\] B. \[{{16.10}^{10}}\] C. \[12,{{6.10}^{10}}\] D. \[16,{{4.10}^{10}}\]

Câu 7 : Cho phản ứng hạt nhân \[{}_{90}^{230}Th\to {}_{88}^{226}Ra+\alpha \]. Phản ứng này là

A. phản ứng phân hạch

B. phản ứng thu năng lượng

C. phản ứng nhiệt hạch

D. phản ứng toả năng lượng

Câu 8 : Nhà máy điện hạt nhân có công suất phát điện \[\text{182}\text{.1}{{\text{0}}^{7}}\text{W}\], dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân \[U{}^{235}\] với hiệu suất 30%. Trung bình mỗi hạt \[U{}^{235}\] phân hạch toả ra năng lượng 200 MeV. Trong 365 ngày hoạt động nhà máy tiêu thụ một khối lượng \[U{}^{235}\] nguyên chất là

A. 2333 kg B. 2461 kg C. 2362 kg D. 2263 kg

Câu 9 : Một nhà máy điện nguyên tử dùng \[U{}^{235}\]phân hạch tỏa ra 200MeV. Hiệu suất của nhà máy là 30%. Nếu công suất của nhà máy là 1920MW thì khối lượng \[U{}^{235}\] cần dùng trong một ngày.

A. 0,6744kg B. 1,0502kg C. 2,5964kg D. 6,7455kg

Câu 10 : Mặt trời có khối lượng \[\text{2}\text{.1}{{\text{0}}^{30}}\]kg và công suất bức xạ \[\text{3,8}\text{.1}{{\text{0}}^{26}}\] W Nếu công suất bức xạ không đổi thì sau 1 tỉ năm nữa khối lượng mặt trời giảm đi bao nhiêu phần trăm so với khối lượng hiện nay. Lấy 1 năm = 365 ngày.

A. 0,007% B.0,015% C. 0,075% D. 0,017%

Đáp án