Lớp 12Vật Lý

Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Câu hỏi: Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Lời giải:

Phản ứng nhiệt hạch, hay phản ứng hợp hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân trong vật lý học, là quá trình 2 hạt nhân hợp lại với nhau để tạo nên một nhân mới nặng hơn. Cùng với quá trình này là sự phóng thích năng lượng hay hấp thụ năng lượng tùy vào khối lượng của hạt nhân tham gia.

Bạn đang xem: Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Ví dụ:

[CHUẨN NHẤT] Phản ứng nhiệt hạch là gì?

Cùng THPT Ninh Châu tìm hiểu thêm về phản ứng nhiệt hạch nhé.

[CHUẨN NHẤT] Phản ứng nhiệt hạch là gì? (ảnh 2)

1. Điều kiện xảy ra phản ứng nhiệt hạch là gì? 

Để phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra cần phải có những điều kiện cụ thể như sau: 

– Để có thể tạo ra phản ứng nhiệt hạch trước hết hỗn hợp nguyên liệu cần phải được chuyển sang trạng thái plasma (tức là cần phải có nhiệt độ khoảng 104độ). 

– Động năng ban đầu cung cấp vào khoảng 105eV để những hạt nhân có thể tiếp xúc được với nhau và tạo nên phản ứng nhiệt hạch. 

– Mật độ hạt nhân ở trong trạng thái plasma phải đủ lớn. 

– Thời gian duy trì trạng thái plasma với mức nhiệt 100 triệu độ phải đủ lớn. 

– Thí dụ: Phản ứng chu trình carbon – nitơ :

    4 H    →  24He  + 2 e+  +  26,8 MeV

– Con người đã thực hiện được phản ứng nhiệt hạch khi cho nổ bom khinh khí ( bom H : chứa hỗn hợp D và T và được mồi bằng bom nguyên tử để tạo nhiệt độ trăm triệu độ )

Do cần những điều kiện trên mới có thể tạo ra phản ứng nhiệt hạch nên hiện nay dù có những kỹ thuật tiên tiến nhất cũng vẫn chưa thể tạo ra được các lò phản ứng hạt nhân nhiệt hạch để phục vụ cho nhu cầu năng lượng sạch vô hạn của con người. 

2. Đặc điểm của phản ứng nhiệt hạch

Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nguyên tử nhẹ tạo ra sự phát sáng của các ngôi sao và làm cho bom hydro nổ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân của các nhân nặng thì xảy ra trong điều kiện các vụ nổ sao (siêu tân tinh). Phản ứng tổng hợp hạt nhân trong các sao và các chòm sao là quá trình chủ yếu tạo ra các nguyên tố hóa học tự nhiên.

Nhiên liệu thường dùng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân là các đồng vị deuterium và tritium của hydrogen. Các đồng vị này có thể trích lấy dễ dàng từ thành phần nước biển, hoặc tổng hợp không mấy tốn kém từ nguyên tử hydrogen.

Để làm cho các hạt nhân hợp lại với nhau, cần tốn một nguồn năng lượng rất lớn. Việc cần nhiều năng lượng để khởi động thường đòi hỏi phải nâng nhiệt độ của hệ lên cao trước khi phản ứng xảy ra.

Năng lượng phóng thích từ phản ứng hạt nhân thường lớn hơn nhiều so với phản ứng hóa học, bởi vì năng lượng kết dính giữ cho các nhân với nhau lớn hơn nhiều so với năng lượng để giữ các electron với nhân. Ví dụ, năng lượng để thêm 1 electron vào nhân thì bằng 13.6 eV, nhỏ hơn một phần triệu của 17 MeV giải phóng từ phản ứng D-T (deuterium-tritium, các đồng vị của hidro).

3. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1. So với phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân có ưu điểm là:

A. tạo ra năng lượng lớn hơn nhiều lần với cùng một khối lượng tham gia phản ứng

B. nguồn nhiên liệu có nhiều trong tự nhiên

C. ít gây ô nhiễm môi trường

D. cả A, B và C

Đáp án: D

– So với phản ứng phân hạch, phản ứng tổng hợp hạt nhân có ưu điểm là:

   + Nguồn nguyên liệu dồi dào.

   + Phân ứng nhiệt hạch không gây ô nhiễm môi trường.

   + Năng lượng tỏa ra trong phản ứng nhiệt hạch lớn hơn nhiều năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch (xét cùng lượng chất tham gia phản ứng).

Câu 2. Tìm phát biểu sai. Điều kiện để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân là:

A. nhiệt độ cao tới hàng chục triệu độ 

B. thời gian duy trì nhiệt độ cao phải đủ lớn

C. mật độ hạt nhân phải đủ lớn

D. khối lượng các hạt nhân phải đạt khối lượng tới hạn

Đáp án: D

– Điều kiện để phản ứng nhiệt hạch xảy ra:

   + Nhiệt độ cao khoảng 100 triệu độ.

   + Mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn.

   + Thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao 100 triệu độ phải đủ lớn.

Câu 3. Để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân, cần điều kiện nhiệt độ cao hàng chục triệu độ để:

A. các hạt nhân có động năng lớn, thắng lực đẩy Cu – lông giữa chúng.

B. các hạt nhân có động năng lơn, thắng lực hấp dẫn giữa chúng.

C. các êlectron bứt khỏi nguyên tử

D. phá vỡ hạt nhân của các nguyên tử để chúng thực hiện phản ứng.

Đáp án: A

– Để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân, cần điều kiện nhiệt độ cao hàng chục triệu độ để các hạt nhân có động năng lớn, thắng lực đẩy Cu – lông giữa chúng.

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 12, Vật Lý 12

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Check Also
Close
Back to top button