Bài 40: Phản ứng phân hạch
23 câu hỏi
Năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch chủ yếu ở dạng
quang năng
năng lượng nghỉ
động năng
hóa năng
Năng lượng tỏa ra trong phản ứng phân hạch chủ yếu ở dạng động năng của các hạt nhân con.
Chọn đáp án C
Phản ứng phân hạch 23592U không có đặc điểm
số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ
phản ứng tỏa năng lượng
có thể xảy ra theo kiểu phản ứng dây truyền
có 2 đến 3 proton sinh ra sau mỗi phản ứng
Phản ứng phân hạch 23592U không có đặc điểm có 2 đến 3 proton sinh ra sau mỗi phản ứng.
Phản ứng phân hạch là phản ứng mà trong đó một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra từ 2 đến 3 nơtron và tỏa ra năng lượng lớn.
Chọn đáp án D
Tìm phát biểu sai. Phản ứng phân hạch 23592U có đặc điểm
số nơtron tạo ra sau phản ứng nhiều hơn nơtron bị hấp thụ
phản ứng tỏa năng lượng
xảy ra theo phản ứng dây chuyền nếu có một lượng 23592U đủ lớn
quá trình phân hạch là do proton bắn phá hạt nhân urani
Phản ứng phân hạch là phản ứng mà trong đó một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra từ 2 đến 3 nơtron và tỏa ra năng lượng lớn.
Chọn đáp án D
Vật liệu có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron là
kim loại nặng
than chì
khí kém
bê tông
Vật liệu có thể đóng vào trò “chất làm chậm” tốt nhất đối với nơtron là than chì.
Chọn đáp án B
Khi 23592U bị bắn phá bởi các nơtron chậm, nó hấp thụ một hạt nơtron rồi sau đó phát ra hai hạt β- . Kết quả là tạp thành hạt nhân
23592U
24091Pa
23994Pu
23990Th
Chọn đáp án C
Phản ứng nào sau đây là phản ứng phân hạch?
Phản ứng phân hạch là phản ứng mà trong đó một hạt nhân rất nặng hấp thu một nơtron chậm rồi vỡ ra thành hai hạt nhân trung bình đồng thời phóng ra từ 2 đến 3 nơtron và tỏa ra năng lượng lớn.
Chọn đáp án D
Hệ số nơtron
tỉ lệ với công suất tỏa nhiệt của lò phản ứng hạt nhân
trong bom nguyên tử và trong lò phản ứng hạt nhân khi hoạt động đều lớn hơn 1
trong bom nguyên tử và trong lò phản ứng hạt nhân khi hoạt động có giá trị nhỏ hơn 1
lớn hơn 1 trong bom nguyên tử và bằng 1 trong lò phản ứng hạt nhân
Điều kiện xảy ra phản ứng dây chuyền:
Số hạt nhân nơtron trung bình k còn lại sau mỗi phân hạch (hệ số nhân nơtron)
+ Nếu k < 1 thì phản ứng dây chuyền không xảy ra.
+ Nếu k = 1 thì phản ứng dây chuyền xảy ra với mật độ nơtron không đổi. Đó là phản ứng dây chuyền điều khiển được xảy ra trong các lò phản ứng hạt nhân.
+ Nếu k > 1 thì dòng nơ tron tăng liên tục theo thời gian, dẫn đến vụ nổ nguyên tử.
+ Ngoài ra khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu gọi là khối lượng tới hạn mth.
Chọn đáp án D
Trong phản ứng phân hạch urani 23592U, năng lượng trung bình tỏa ra khi một hạt nhân bị phân hạch là 200 MeV. Khi 1 kg 23592U phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là
8,21.1013J
4,11.1013J
5,25.1013J
6,23.1021 J
Khi 1 kg 235U phân hạch hoàn toàn thì tỏa ra năng lượng là:
E = N.∆E = 1/235 .6,022.1026.200.1,6.10-13 ≈ 8,21.1013J
Chọn đáp án A
Trong phản ứng vỡ hạt nhân urani 23592U, năng lượng trung bình tỏa ra trong mỗi phân hạch là E = 200 MeV. Biết số Avôgađrô NA = 6,022.1023mol-1. Một nhà máy điện nguyên tử có công suất 5000 MW, hiệu suất 25%, lượng nhiên liệu urani nhà máy tiêu thụ hàng năm là
3640 kg
3860 kg
7694 kg
2675 kg
Chọn đáp án C
Một phản ứng phân hạch: 23592U + 10n → 9341Nb + 14058Ce + 310n + 70-1e . Biết năng lượng liên kết riêng của 23592U ; 9341Nb ; 14058Ce lần lượt là 7,7 MeV ; 8,7 MeV ; 8,45 MeV. Năng lượng tỏa ra trong phản ứng là
132,6 MeV
182,6 MeV
168,2 MeV
86,6 MeV
Năng lượng tỏa ra bằng hiệu số năng lượng liên kết của các hạt trước và sau phản ứng:
E = 93.8,7 + 140.8,45 – 235.7,7 = 182,6 MeV.
Chọn đáp án B
Một phản ứng phân hạch: 10n + 23592U → 13953I + 9439Y + 310n. Biết các khối lượng: 23592U = 234,99332 u; 13953I = 138,897000 u ; 9439Y = 93,89014 u ; 1 u = 931,5 MeV; mm = 1,00866 u. Năng lượng tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân 23592U là
168,752 MeV
175,923 MeV
182,157 MeV
195,496 MeV
Năng lượng tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân 235U là:
E = mn + mU – (mI + mY + 3.mn) = 175,923 MeV
Chọn đáp án B
Chọn câu Đúng. Sự phân hạch là sự vỡ một hạt nhân nặng
thường xảy ra một cách tự phát thành nhiều hạt nhân nặng hơn
Thành hai hạt nhân nhẹ hơn khi hấp thụ một nơtron
thành hai hạt nhân nhẹ hơn và vài nơtron, sau khi hấp thụ một nơtron chậm
Thành hai hạt nhân nhẹ hơn, thường xảy ra một cách tự phát
Phản ứng phân hạch là hiện tượng một hạt nhân nặng sau khi hấp thụ một nơtron chậm sẽ vỡ thành hai hai hạt nhân trung bình cùng với vài nơtron
Chọn đáp án C
Phần lớn năng lượng giải phóng trong phân hạch là
động năng các nơtron phát ra
động năng các mảnh
năng lượng tỏa ra do phóng xạ của các mảnh
năng lượng các phôtôn của tia γ
Sự phân hạch của các nguyên tố nặng là một phản ứng toả nhiệt và có thể giải phóng một lượng năng lượng đáng kể dưới dạng tia gama và động năng của các hạt được giải phóng (đốt nóng vật chất tại nơi xảy ra phản ứng phân hạch).
Chọn đáp án B
Điểm giống nhau giữa sự phóng xạ và phản ứng phân hạch là:
Đều là phản ứng toả năng lượng
Có thể thay đổi do các yếu tố bên ngoài
Các hạt nhân sinh ra có thể biết trước
Cả ba điểm nêu trong A, B,C
Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử của một số nguyên tố (kém bền vững) tự phóng ra các bức xạ rồi biến đổi thành hạt nhân nguyên tử của các nguyên tố khác (bền vững hơn). Các kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình phóng xạ chỉ do các nguyên nhân bên trong gây ra và hoàn toàn không chịu tác dộng của các yếu tố ben ngoài như nhiệt độ, áp suất..
Chọn đáp án A
Chọn câu sai. Những điều kiện cần phải có để tạo nên phản ứng hạt nhân dây chuyền là gì?
Phải có nguồn tạo ra nơtron
Sau mỗi phân hạch, số nơtron giải phóng phải lớn hơn hoặc bằng 1
Nhiệt độ phải đưa lên cao
Lượng nhiên liệu (urani, plutôni) phải đủ lớn
Phản ứng hạt nhân dây chuyền xảy ra không cần phải đưa lên nhiệt độ lên cao
Chọn đáp án C
Phát biểu nào sau đây là sai?
Hệ số nhân nơtrôn s là số nơtrôn trung bình còn lại sau mỗi phân hạch, gây được phân hạch tiếp theo
Hệ số nhân nguồn s > 1 thì hệ thống vượt hạn, phản ứng dây chuyền không kiểm soát được, đó là trường hợp xảy ra trong các vụ nổ bom nguyên tử
Hệ số nhân nguồn s = 1 thì hệ thống tới hạn, phản ứng dây chuyền kiểm soát được, đó là trường hợp xảy ra trong các nhà máy điện nguyên tử
Hệ số nhân nguồn s < 1 thì hệ thống dưới hạn, phản ứng dây chuyền xảy ra chậm, ít được sử dụng
Hệ số nhân nguồn s < 1 thì hệ thống dưới hạn, phản ứng dây chuyền không xảy ra.
Chọn đáp án D
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
Số nơtron được giải phóng trong mỗi phản ứng phân hạch ở bom nguyên tử nhiều hơn ở lò phản ứng
Năng lượng trung bình được mỗi nguyên tử urani giải phóng ra ở bom nguyên tử nhiều hơn hơn ở lò phản ứng
Trong lò phản ứng số nơtron có thể gây ra phản ứng phân hạch tiếp theo được khống chế
Trong lò phản ứng số nơtron cần để gây phản ứng phân hạch tiếp theo thì nhỏ hơn ở bom nguyên tử
Trong lò phản ứng, khi số nơtron tăng lên quá nhiều (k > 1) người ta cho các thanh điều khiển có chứa Bo hoặc cađimi ngập sâu vào khu vực chứa nhiên liệu phân hạch để hấp thụ số nơtron thừa.
Chọn đáp án C
Tìm phát biểu đúng
Phản ứng phân hạch dây chuyền chỉ xảy ra nếu tổng khối lượng của khối chất tham gia phản ứng nhỏ hơn hoặc bằng một giá trị tới hạn nào đó (m £ m0)
Phản ứng phân hạch dây chuyền chỉ xảy ra nếu tổng khối lượng của khối chất tham gia phản ứng lớn hơn hoặc bằng một giá trị tới hạn nào đó (m > m0)
Phản ứng phân hạch dây chuyền luôn xảy ra, không phụ thuộc vào khối lượng của khối chất tham gia phản ứng
Khối lượng tới hạn của các nguyên tố hóa học khác nhau là như nhau
Để giảm thiểu số notron bị mất vì thoát ra ngoài nhằm đảm bảo có k ≥ 1, thì khối lượng nhiên liệu hạt nhân phải có một giá trị tối thiểu, gọi là khối lượng tới hạn m0
Chọn đáp án B
Các thanh Cađimi trong lò phản ứng hạt nhân có tác dụng
Hấp thụ các nơtron tạo ra từ sự phân hạc
Như chất xúc tác để phản ứng xảy ra
Làm cho sự phân hạch nhanh hơn
Tạo ra các nơtron duy trì phản ứng phân hạch
Để đảm bảo cho hệ số nhân nơtron bằng 1, trong lò phản ứng người ta dùng các thanh điều khiển có chứa bo hay cađimi, là các chất có tác dụng hấp thụ nơtron
Chọn đáp án A
Nơtron nhiệt là
nơtron ở trong môi trường có nhiệt độ cao
nơtron có năng lượng cỡ 0,01eV
nơtron chuyển động với vận tốc rất lớn và tỏa nhiệt
nơtron có động năng rất lớn
Nơtron nhiệt là nơ tron đã được giảm tốc, có năng lượng rất nhỏ, cỡ 0,01eV
Chọn đáp án B
Đặc điểm nào sau đây là một trong các đặc điểm khác nhau giữa sự phân hạch và sự phóng xạ
Sự phân hạch là phản ứng hạt nhân có điều khiển còn sự phóng xạ có tính tự phát và không điều khiển được
Sự phân hạch là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng còn sự phòng xạ là phản ứng hạt nhân thu năng lượng
Sản phẩm của phản ứng hạt nhân có tính ngẫu nhiên còn sản phẩm của sự phóng xạ đã biết trước
Trong quá trình phân hạch động lượng được bảo toàn còn trong quá trình phóng xạ thì động lượng thay đổi
A. Sai vì có những phản ứng phân hạch không điều khiển được. Ví dụ như bom nguyên tử
B. Sai vì sự phóng xạ cũng có thể là phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng
C. Đúng vì sản phẩm của phản ứng hạt nhân có tính ngẫu nhiên còn sản phẩm của sự phóng xạ đã biết trước
D. Sai vì đều là phản ứng hạt nhân nên động lượng luôn được bảo toàn
Chọn đáp án C
Biết U235 có thể bị phân hạch theo phản ứng sau:
10n + 23592U → 13953I + 9439Y + 310n
Khối lượng của các hạt tham gia phản ứng: mU = 234,99332u; mn = 1,0087u; mI = 138,8970u; mY = 93,89014u; 1uc2 = 931,5MeV. Nếu có một lượng hạt nhân U235 đủ nhiều, giả sử ban đầu ta kích thích cho 1010 hạt U235 phân hạch theo phương trình trên và sau đó phản ứng dây chuyền xảy ra trong khối hạt nhân đó với hệ số nhân nơtrôn là k = 2. Coi phản ứng không phóng xạ gamma. Năng lượng toả ra sau 5 phân hạch dây chuyền đầu tiên (kể cả phân hạch kích thích ban đầu):
175,85MeV
11,08.1012MeV
5,45.1013MeV
8,79.1012MeV
Năng lượng tỏa ra sau mỗi phân hạch:
DE = (mU + mn - mI - mY - 3mn)c2 = 0,18878 uc2 = 175,84857 MeV = 175,85 MeV
Khi 1 phân hạch kích thích ban đầu sau 5 phân hạch dây chuyền số phân hạch xảy ra là
1 + k1 + k2 + k3 + k4 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 = 31
Do đó số phân hạch sau 5 phân hạch dây chuyền từ 1010 phân hạch ban đầu N = 31.1010
Năng lượng tỏa ra: E = N.DE = 31.1010 x175,85 = 5,45.1013 MeV
Chọn đáp án C
Trong phản ứng dây chuyền của hạt nhân U235, phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân U235 bị phân rã và hệ số nhân notron là k = 1,6. Tính tổng số hạt nhân bị phân rã đến phản ứng thứ 101
5,45.1023
3,24.1022
6,88.1022
6,22.1023
Phản ứng thứ nhất có 100 hạt nhân U235 bị phân rã, phản ứng thứ hai có 100x1,6 =160 hạt nhân U235; phản ứng thứ ba có 100 x (1,6)2 hạt nhân U235;..... phản ứng thứ 100 có 100x (1,6)99
Tổng số hạt nhân bị phân rã đến phản ứng thứ 101
N = 100.(1,60 + 1,61 + 1,62 +.... +1,6100) =6,88.1022 hạt
Chọn đáp án C
