Phản ứng phân hạch được xem là phát minh có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn lao nhất trong

Phản ứng phân hạch được xem là phát minh có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn lao nhất trong lịch sử phát triển khoa học và công nghệ hạt nhân nhân loại thế kỉ 20. Ngày nay, năng lượng hạt nhân là một khái niệm không còn quá xa lạ. Nó có ứng dụng đa dạng, từ sản xuất năng lượng, chế tạo vũ khí cho đến phục vụ các nghiên cứu khoa học. Đây được dự đoán là một nguồn năng lượng hiệu suất cao của tương lai nhằm thay thế nhiên liệu hóa thạch, giúp hạn chế lượng khí thải nhà kính và giảm thiểu khói bụi.

Tuy nhiên, năng lượng phân hạch cũng tiềm ẩn những rủi ro lớn. Bằng chứng là trên thế giới đã xảy ra các vụ tai nạn thảm khốc gây hậu quả nghiêm trọng ở Three Mile Island (Mỹ), Chernobyl (Ukraine) và Fukushima (Nhật Bản). Phản ứng phân hạch còn là "thủ phạm" tạo ra sức nổ hủy diệt của bom nguyên tử tại Hiroshima và Nagasaki năm 1945. Bên cạnh đó, chất thải phóng xạ nếu không được bảo quản đúng cách có thể gây ô nhiễm môi trường. Việc xử lý triệt để chất thải hạt nhân đang là mối quan tâm hàng đầu để bảo vệ hệ sinh thái đại dương.

Mặc dù vậy, với vai trò không thể thay thế trong hơn 440 lò phản ứng ở 30 quốc gia và đóng góp trên 17% tổng điện năng toàn cầu, phản ứng phân hạch vẫn đang có những cống hiến to lớn. Trách nhiệm của con người là phải hạn chế mặt tác hại và mở rộng tiện ích của nó.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Dựa vào đoạn thông tin, nhận định nào sau đây là không chính xác khi nói về năng lượng hạt nhân?

A. Có khả năng thay thế nhiên liệu hóa thạch và giúp giảm phát thải khí nhà kính.

B. Là nguồn cung cấp năng lượng an toàn tuyệt đối và không thể gây ô nhiễm môi trường.

C. Đang đóng góp một phần đáng kể vào tổng sản lượng điện năng toàn cầu.

D. Có thể được ứng dụng trong cả dân sự (sản xuất điện) và quân sự (vũ khí).

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:980070

Phương pháp giải

Đọc hiểu và trích xuất thông tin từ văn bản.

Giải chi tiết

Đoạn trích nêu rõ năng lượng phân hạch tiềm ẩn rủi ro lớn, từng gây ra các tai nạn thảm khốc (Chernobyl, Fukushima...) và chất thải phóng xạ có thể gây ô nhiễm môi trường. Do đó, phát biểu năng lượng hạt nhân "an toàn tuyệt đối và không thể gây ô nhiễm" là sai.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Vận dụng

Tàu ngầm hạt nhân vận hành nhờ sử dụng năng lượng phân hạch của đồng vị $U^{235}$. Trung bình mỗi phản ứng phân hạch tỏa ra năng lượng 200 MeV. Hiệu suất của lò phản ứng là 25%. Nếu công suất của lò là 500 MW thì khối lượng $U^{235}$ cần dùng trong một ngày xấp xỉ bằng bao nhiêu? (Lấy $N_{A} = 6,02.10^{23}\text{mol}^{- 1}$ và $1\text{~MeV} = 1,6.10^{- 13}\text{J}$)

A. 2,11 kg

B. 1,75 kg

C. 2,59 kg

D. 3,12 kg

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:980071

Phương pháp giải

Tính năng lượng có ích lò cung cấp trong 1 ngày: $A = P.t$

Tính tổng năng lượng lò cần tỏa ra dựa vào hiệu suất: $E = \dfrac{A}{H}$

Tính số hạt nhân phân hạch: $N = \dfrac{E}{\Delta E}$ (với $\Delta E$ là năng lượng của 1 phân hạch).

Khối lượng $U^{235}$ cần dùng: $m = \dfrac{N}{N_{A}} \cdot A$

Giải chi tiết

Năng lượng có ích lò phát ra trong 1 ngày (86400 s):

$A = P.t = 500.10^{6} \cdot 86400 = 4,32.10^{13}\text{J}$.

Tổng năng lượng phân hạch cần cung cấp:

$E = \dfrac{A}{H} = \dfrac{4,32.10^{13}}{0,25} = 1,728.10^{14}\text{J}$.

Năng lượng tỏa ra của một phân hạch:

$\Delta E = 200 \cdot 1,6.10^{- 13} = 3,2.10^{- 11}\text{J}$.

Số hạt nhân $U^{235}$ cần phân hạch:

$N = \dfrac{E}{\Delta E} = \dfrac{1,728.10^{14}}{3,2.10^{- 11}} = 5,4.10^{24}$ hạt.

Khối lượng $U^{235}$ cần dùng:

$m = \dfrac{N}{N_{A}} \cdot 235 = \dfrac{5,4.10^{24}}{6,02.10^{23}} \cdot 235 \approx 2108\text{g} \approx 2,11\text{kg}$.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 3:

Vận dụng

Một tàu phá băng công suất 20 MW sử dụng năng lượng phân hạch của hạt nhân $U^{235}$. Trung bình mỗi phân hạch tỏa ra 200 MeV. Nhiên liệu dùng trong lò là Urani được làm giàu đến 20% (tính theo khối lượng). Hiệu suất của lò là 25%. Hỏi nếu tàu làm việc liên tục trong 60 ngày thì cần bao nhiêu kg nhiên liệu? (Coi mỗi ngày làm việc 24 giờ, lấy $N_{A} = 6,02.10^{23}\text{mol}^{- 1}$)

A. 25,3 kg

B. 12,6 kg

C. 5,06 kg

D. 30,5 kg

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:980072

Phương pháp giải

Tính năng lượng toàn phần cần thiết trong 60 ngày.

Tính khối lượng $U^{235}$ nguyên chất cần dùng.

Tính khối lượng nhiên liệu dựa vào độ làm giàu (phần trăm khối lượng $U^{235}$).

Giải chi tiết

Năng lượng có ích trong 60 ngày:

$A = P.t = 20.10^{6} \cdot 60 \cdot 86400 = 1,0368.10^{14}\text{J}$.

Tổng năng lượng phân hạch cần tỏa ra:

$E = \dfrac{A}{H} = \dfrac{1,0368.10^{14}}{0,25} = 4,1472.10^{14}\text{J}$.

Số hạt $U^{235}$ bị phân hạch:

$N = \dfrac{E}{200 \cdot 1,6.10^{- 13}} = \dfrac{4,1472.10^{14}}{3,2.10^{- 11}} = 1,296.10^{25}$ hạt.

Khối lượng $U^{235}$ nguyên chất:

$m_{U235} = \dfrac{N}{N_{A}} \cdot 235 = \dfrac{1,296.10^{25}}{6,02.10^{23}} \cdot 235 \approx 5059\text{g} \approx 5,06\text{kg}$.

Vì $U^{235}$ chỉ chiếm 20% khối lượng nhiên liệu, nên khối lượng nhiên liệu cần dùng là:

$m_{nl} = \dfrac{m_{U235}}{0,2} = \dfrac{5,06}{0,2} = 25,3\text{kg}$.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 4:

Thông hiểu

Dựa vào các kiến thức vật lí về phản ứng hạt nhân và thông tin trong bài đọc, các phát biểu sau đây là đúng hay sai?

	Đúng	Sai
a) Phản ứng phân hạch là quá trình một hạt nhân rất nặng hấp thụ một nơtron chậm rồi vỡ thành hai hạt nhân trung bình, đồng thời tỏa ra năng lượng.
b) Theo đoạn trích, các tai nạn tại lò phản ứng ở Chernobyl và Fukushima là minh chứng cho thấy năng lượng hạt nhân không sinh ra chất thải phóng xạ.
c) Nếu không được xử lý và bảo quản đúng tiêu chuẩn, chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đại dương nghiêm trọng.
d) Để duy trì phản ứng dây chuyền trong lò phản ứng phân hạch nhằm sản xuất điện, người ta sử dụng các thanh điều khiển để hấp thụ bớt nơtron, giữ cho hệ số nhân nơtron luôn lớn hơn 1.

Đáp án đúng là: Đ; S; Đ; S

Xem lời giải

Câu hỏi:980073

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết vật lí hạt nhân (phản ứng phân hạch, hệ số nhân nơtron) và kỹ năng đọc hiểu văn bản.

Giải chi tiết

Ý a) Đúng. Đây là định nghĩa chuẩn của phản ứng phân hạch kích thích (ví dụ đối với U-235).

Ý b) Sai. Đoạn trích chỉ ra rằng năng lượng hạt nhân sinh ra chất thải phóng xạ và nếu không bảo quản đúng cách sẽ gây ô nhiễm; các tai nạn minh chứng cho rủi ro của năng lượng này.

Ý c) Đúng. Phù hợp với thông tin trong đoạn trích: "chất thải từ hoạt động sản xuất... có thể gây ô nhiễm môi trường. Ngày nay đáy biển đang trở thành bãi thải...".

Ý d) Sai. Để lò phản ứng hoạt động ổn định và an toàn (sản xuất điện), hệ số nhân nơtron $k$ phải được điều chỉnh để bằng 1 (duy trì phản ứng với công suất không đổi). Nếu $k > 1$, phản ứng sẽ bùng nổ mất kiểm soát.

Đáp án cần chọn là: Đ; S; Đ; S

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Xét một phản ứng phân hạch điển hình của hạt nhân Urani-235 khi hấp thụ một nơtron chậm: ${}_{92}^{235}U +_{0}^{1}n\rightarrow_{56}^{144}Ba +_{36}^{89}Kr + 3_{0}^{1}n$. Cho biết khối lượng của các hạt tham gia và tạo thành sau phản ứng là: $m_{U} = 235,0439\text{u}$; $m_{n} = 1,0087\text{u}$; $m_{Ba} = 143,8955\text{u}$; $m_{Kr} = 88,9026\text{u}$. Lấy $1\text{u} = 931,5\text{MeV/c}^{2}$. Tính năng lượng tỏa ra của một phản ứng phân hạch này theo đơn vị MeV. (Học sinh điền kết quả dạng số thập phân, làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy)

Đáp án:

Đáp án đúng là: 212,8

Xem lời giải

Câu hỏi:980074

Phương pháp giải

Sử dụng hệ thức Einstein về khối lượng - năng lượng. Năng lượng tỏa ra của phản ứng: $W = (m_{truoc} - m_{sau})c^{2}$.

Giải chi tiết

Tổng khối lượng các hạt trước phản ứng:

$m_{tru?c} = m_{U} + m_{n} = 235,0439 + 1,0087 = 236,0526\text{u}$.

Tổng khối lượng các hạt sau phản ứng:

$m_{sau} = m_{Ba} + m_{Kr} + 3m_{n} = 143,8955 + 88,9026 + 3 \cdot 1,0087 = 235,8242\text{u}$.

Độ hụt khối của phản ứng:

$\Delta m = m_{truoc} - m_{sau} = 236,0526 - 235,8242 = 0,2284\text{u}$.

Năng lượng phản ứng tỏa ra là:

$W = \Delta m \cdot 931,5 = 0,2284 \cdot 931,5 \approx 212,7546\text{MeV}$.

Làm tròn đến 1 chữ số thập phân, ta được 212,8 MeV.

Đáp án cần điền là: 212,8

Câu hỏi số 6:

Nhận biết

Trong các lò phản ứng hạt nhân, để làm chậm các nơtron nhanh (sinh ra từ quá trình phân hạch) thành các nơtron chậm (giúp hạt nhân $U^{235}$ dễ dàng hấp thụ và tiếp tục phân hạch), người ta thường sử dụng chất nào sau đây làm chất làm chậm?

A. Chì.

B. Nước nặng hoặc than chì.

C. Bo hoặc Cadi.

D. Urani làm giàu.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:980075

Phương pháp giải

Dựa vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò phản ứng hạt nhân.

Giải chi tiết

Trong lò phản ứng hạt nhân, chất làm chậm có nhiệm vụ giảm tốc độ của các nơtron nhanh sinh ra sau phân hạch để chúng trở thành nơtron chậm (nhiệt), dễ dàng gây ra phân hạch tiếp theo cho U-235. Các chất làm chậm phổ biến là nước nặng ($D_{2}O$), nước thường hoặc than chì.

Đáp án cần chọn là: B

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.