Phản ứng tổng hợp hạt nhân (còn gọi là phản ứng nhiệt hạch) cung cấp nguồn

Phản ứng tổng hợp hạt nhân (còn gọi là phản ứng nhiệt hạch) cung cấp nguồn năng lượng khổng lồ cho Mặt trời và các vì sao qua việc kết hợp những nguyên tố nhẹ như hydro hay heli. Nếu có thể khai thác được phản ứng này ngay trên Trái đất thì chúng ta sẽ có một nguồn năng lượng sạch vô tận với nguyên liệu chính là nước biển. Nguồn năng lượng này không phát ra khí thải nhà kính, không tạo ra chạy đua hạt nhân và không có nguy cơ phát sinh tai nạn thảm khốc.

Tuy nhiên các quá trình của phản ứng đều khó thực hiện: trước tiên cần phải tạo môi trường plasma với nhiệt độ cao (50 triệu đến 100 triệu độ), mật độ hạt nhân trong plasma phải đủ lớn và thời gian duy trì trạng thái plasma ở nhiệt độ cao phải đủ dài.

Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạch quốc tế ITER (International Thermonuclear Eperimental Reactor), hiện đang được xây dựng ở Cadarach miền nam nước Pháp, sẽ nghiên cứu "chế độ plasma đốt nóng" khi lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng nhiệt hạch sẽ lớn hơn lượng nhiệt cung cấp cho phản ứng nhiệt hạch. Tổng lượng nhiệt nhận được từ ITER sẽ gấp 5 lần lượng nhiệt cung cấp từ bên ngoài trong những phản ứng gần như liên tục, và đạt được từ 10 đến 30 lần trong những phản ứng thời gian ngắn.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Tích chọn vào các đáp án đúng:

Điều kiện để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân là

nhiệt độ cao tới hàng chục triệu độ.

thời gian duy trì nhiệt độ cao phải đủ lớn.

mật độ hạt nhân phải đủ lớn.

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

Đáp án đúng là: A; B; C

Xem lời giải

Câu hỏi:756057

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết về điều kiện xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Giải chi tiết

Điều kiện để thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân:

- Nhiệt độ cao tới hàng chục triệu độ. → A đúng

- Thời gian duy trì nhiệt độ cao phải đủ lớn. → B đúng

- Mật độ hạt nhân phải đủ lớn. → C đúng

→ D sai

Đáp án cần chọn là: A; B; C

Câu hỏi số 2:

Thông hiểu

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

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 đúng là: D

Xem lời giải

Câu hỏi:756058

Phương pháp giải

So sánh phản ứng phân hạch và phản ứng tổng hợp.

Giải chi tiết

Phản ứng tổng hợp hạt nhân có ưu điểm:

- Tạo ra năng lượng lớn hơn nhiều lần với cùng một khối lượng tham gia phản ứng. → A đúng

- Nguồn nhiên liệu có nhiều trong tự nhiên. → B đúng

- Ít gây ô nhiễm môi trường. → C đúng

Đáp án cần chọn là: D

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Cho phản ứng hạt nhân: \(_1^2D + _1^2D \to _2^3He + _0^1n\)

Biết độ hụt khối của \(_1^2D\) và \(_2^3He\) lần lượt là \(\Delta {m_D} = 0,0024u;{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \Delta {m_{He}} = 0,0505u\), cho \(1u = 931,5{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} MeV/{c^2};{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {N_A} = 6,{022.10^{23}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} mo{l^{ - 1}}\). Nước trong tự nhiên có chứa \(0,015\% {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {D_2}O\), nếu toàn bộ \(_1^2D\) được tách ra từ \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước làm nhiên liệu dùng cho phản ứng trên thì tỏa ra năng lượng là \(x{.10^6}kJ\)? (Kết quả làm tròn đến chữ số thập phân thứ nhất sau dấu phẩy).

Đáp án:

Đáp án đúng là: 30,8

Xem lời giải

Câu hỏi:756059

Phương pháp giải

+ Tính năng lượng tỏa ra của 1 phản ứng.

+ Tính khối lượng \({D_2}O\) có trong \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước.

+ Tính số phân tử \({D_2}O\) có trong \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước.

+ Tính năng lượng tỏa ra khi tổng hợp từ \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước: \(E = N.\Delta E\).

Giải chi tiết

Năng lượng tỏa ra từ 1 phản ứng là:

\(\begin{array}{l}\Delta E = \left( {\Delta {m_{He}} + \Delta n - 2.\Delta {m_D}} \right).{c^2}\\ \Rightarrow \Delta E = \left( {0,0505 + 0 - 2,0,0024} \right).931,5\\ \Rightarrow \Delta E = 42,57{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {MeV} \right) = 6,{811.10^{ - 12}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( J \right)\end{array}\)

Khối lượng \({D_2}O\) có trong \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước là:

\({m_{{D_2}O}} = 1000.0,015\% = 0,15{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( g \right)\)

Số phân tử \({D_2}O\) có trong \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước là:

\(N = \dfrac{m}{{{M_{{D_2}O}}}}.{N_A} = \dfrac{{0,15}}{{20}}.6,{022.10^{23}} = 4,{5165.10^{21}}\) (phân tử)

Mỗi phản ứng cần dùng 1 phân tử \({D_2}O\). Năng lượng tỏa ra khi tổng hợp từ \(1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\) nước là:

\(\begin{array}{l}E = N.\Delta E = 4,{5165.10^{21}}.6,{811.10^{ - 12}}\\ \Rightarrow E = 3,{0762.10^{10}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( J \right) = 30,{762.10^6}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {kJ} \right)\end{array}\)

Đáp số: 30,8.

Đáp án cần điền là: 30,8

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Dự án lò phản ứng nhiệt hạch ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) tại Pháp dùng phản ứng nhiệt hạch \(_1^2D + _1^3T \to _2^4He + _0^1n\) để phát điện với công suất điện tạo ra là 500 MW và hiệu suất chuyển hóa từ nhiệt sang điện bằng 25%. Cho độ hụt khối của hạt nhân T, hạt nhân D và hạt nhân He lần lượt là 0,009106 amu; 0,002491 amu và 0,030382 amu.

	Đúng	Sai
a) Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng thu năng lượng.
b) Năng lượng mà nhà máy tạo ra trong 1 năm là \(1,{5768.10^{16}}J\).
c) Số hạt \(_2^4He\) được tạo ra trong 1 năm ta không tính được.
d) Khối lượng Heli do nhà máy thải ra trong 1 năm (365 ngày) là 149,6 kg.

Đáp án đúng là: S; Đ; S; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:756060

Phương pháp giải

- Dựa vào lý thuyết về phản ứng nhiệt hạch.

- Áp dụng công thức tính năng lượng: \(Q = P.t.\)

- Số hạt nhân được tạo ra trong 1 năm là: \(N = \dfrac{{{Q_{tp}}}}{{\Delta E}}\), \(\Delta E\) là năng lượng của 1 phản ứng hạt nhân.

Giải chi tiết

a) Phản ứng nhiệt hạch là phản ứng tỏa năng lượng.

⟶ a sai.

b) Năng lượng mà nhà máy tạo ra trong 1 năm là:

\(Q = P.t = {500.10^6}.365.24.60.60 = 1,{5768.10^{16}}\left( J \right)\) .

⟶ b đúng.

c) Ta có thể tính được số hạt \(_2^4He\) tạo ra trong 1 năm theo công thức: \(N = \dfrac{{{Q_{tp}}}}{{\Delta E}},\) \(\Delta E\) là năng lượng của 1 phản ứng hạt nhân.

⟶ c sai.

d) Năng lượng mỗi phản ứng sinh ra là:

\(\Delta E = \left( {\Delta {m_s} - \Delta {m_t}} \right).{c^2} = 17,5\left( {MeV} \right)\)

Vậy mỗi phản ứng tỏa ra 17,5 MeV nhiệt lượng và tạo ra 1 hạt He.

Năng lượng mà nhà máy tạo ra trong 1 năm là:

\(Q = P.t = {500.10^6}.365.24.60.60 = 1,{5768.10^{16}}\left( J \right)\)

Năng lượng mà nhà máy đã tiêu tốn ( bằng năng lượng tỏa ra từ các phản ứng)

\({Q_{tp}} = \dfrac{Q}{{25\% }} = 4Q = 4.1,{5768.10^{16}} = 6,{3072.10^{16}}\left( J \right)\)

Khối lượng He đã được tạo ra là:

\(m = \dfrac{{{Q_{tp}}}}{{\Delta E.{N_A}}}.A = \dfrac{{6,{{3072.10}^{16}}.4}}{{17,{{5.10}^6}.1,{{6.10}^{ - 19}}.6,{{023.10}^{23}}}} = 0,{1496.10^6}\left( g \right) = 149,6\left( {kg} \right)\)

⟶ d đúng.

Đáp án cần chọn là: S; Đ; S; Đ

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.