BÀI 2: NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN

Mở đầu: Các proton mang điện tích dương nên lấy nhau theo định luật Coulomb. Nguyên nhân nào khiến các proton và neutron vẫn có thể liên kết chặt chẽ với nhau trong hạt nhân?

Đáp án chuẩn:

Tác động hạt nhân mạnh, vượt qua lực đẩy Coulomb giữa proton tích dương, giữ cho chúng ổn định trong hạt nhân.

I. NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT HẠT NHÂN

Luyện tập 1. Cho biết khối lượng của hạt nhân là 11,99993 u. Sử dụng số liệu trong bảng 1.1 trang 92, tính độ hụt khối của hạt nhân .

Bảng 1.1. Khối lượng của các nucleon và hạt nhân tính theo amu

Đáp án chuẩn:

amu.

Câu 1: Tính 1 MeV/c² ra đơn vị kilogam.

Đáp án chuẩn:

1,78.10^-30  Kg

Luyện tập 2: Tính năng lượng liên kết của hạt nhân ra đơn vị MeV và đơn vị J.

Đáp án chuẩn:

Câu 3: Tính năng lượng liên kết riêng của hạt nhân  .

Đáp án chuẩn:

Câu 2: Dựa vào Hình 2.3, sắp xếp các hạt nhân sua theo thứ tự độ bền vững tăng dần:

Đáp án chuẩn:

Câu 4: Hạt nhân   có năng lượng liên kết riêng bằng 8,8 MeV/nucleon là một trong những hạt nhân bền vững nhất trong tự nhiên. Tính độ hụt khối của hạt nhân này. 

Đáp án chuẩn:

II. SỰ PHÂN HẠCH VÀ SỰ TỔNG HỢP HẠT NHÂN 

Vận dụng 1: Năng lượng toả ra khi 1,000 kg bị phân hạch hoàn toàn theo phản ứng trong Hình 2.4 tương đương với năng lượng toả ra khi đốt cháy bao nhiêu tấn than đá?

Cho biết: khối lượng mol nguyên tử của uranium là 235,0439 g/mol; số Avogadro N_A = 6,02.10²³ nguyên tử/mol.

Mỗi kg than đá khi đốt cháy hoàn toàn toả ra 27.10⁶ J năng lượng nhiệt.

Đáp án chuẩn:

2.63 triệu tấn than đá

III. CÔNG NGHIỆP HẠT NHÂN

Luyện tập 5: Arktika là tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân của Nga. Với chiều dài 173 m, cao 15m, tàu được trang bị hai lò phản ứng hạt nhân, mỗi lò có công suất 175 MW, giúp tàu phá lớp băng dày đến 3 m.

Nếu lò phản ứng này sử dụng năng lượng từ sự phân hạch của  , mỗi phân hạch sinh ra trung bình 203 MeV; tính khối lượng mà lò phản ứng tiêu thụ trong 1 ngày. Cho Avogadro N_A= 6,02.10 nguyên tử/mol và khối lượng mol nguyên tử của U là 235 g/mol.

Hình 2.8. Hình ảnh tàu phá băng hạt nhân Arktika được in trên con tem bưu chính của Nga.

Đáp án chuẩn:

363,075g

Vận dụng 2: Tìm tài liệu như tranh ảnh, bài báo,... và dựa vào các tài liệu đó thảo luận với bạn về vai trò của một số ngành công nghiệp hạt nhân trong khoa học và đời sống. 

Đáp án chuẩn:

- Y tế: Chẩn đoán và điều trị ung thư

- Năng lượng: Phát điện hạt nhân, nghiên cứu và phát triển năng lượng hạt nhân mới.

- Khoa học: Nghiên cứu vật lý hạt nhân

- Môi trường và bảo vệ: Xử lý chất thải hạt nhân, giảm lượng khí thải carbon.