Định nghĩa năng lượng hạt nhân
Năng lượng hạt nhân là năng lượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thu được nhờ các lò phản ứng hạt nhân có kiểm soát.
Công thức tính năng lượng hạt nhân được giải phóng:
\(E = mc^{2}\)
Trong đó:
E là năng lượng (J)
m là khối lượng (g)
c là vận tốc ánh sáng trong chân không (m/s)
Năng lượng được giải phóng là kết quả của sự chênh lệch giữa tổng khối lượng của các phần tử tham gia trước và sau khi phản ứng. Quá trình này là một phản ứng dây chuyền và năng lượng được giải phóng cho đến khi các nguyên tử trở nên ổn định.
Các phương pháp thu năng lượng hạt nhân
Có ba phương pháp thu năng lượng hạt nhân là dựa vào phản ứng tổng hợp, phản ứng phân hạch và phân rã (phóng xạ).
– Phản ứng tổng hợp hạt nhân: là quá trình tổng hợp hai nguyên tử hạt nhân thành một nguyên tử. Kết quả của sự tổng hợp nguyên tử hạt nhân có thể giải phóng ra một năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt.
Phương trình phản ứng hạt nhân: \(X_{1}+X_{2}->X_{3}+X_{4}\)
Trong đó:
\(X_{1}\), \(X_{2}\) là các hạt tương tác.
\(X_{3}\), \(X_{4}\) là các hạt sản phẩm.
Ví dụ:
\(H_{1}^{3}\textrm{}+H_{1}^{1}\textrm{}->He_{1}^{4}\textrm{}+n_{0}^{1}\textrm{}\)
– Phản ứng phân rã: hay còn gọi là phóng xạ là hiện tượng một số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi và phát ra các bức xạ hạt nhân (thường được gọi là các tia phóng xạ). Quá trình phóng xạ cũng giải phóng ra một nguồn năng lượng lớn.
Phương trình phản ứng hạt nhân: A → B + C
Trong đó:
A là hạt nhân mẹ, B là hạt nhân con và C là hạt α hoặc β.
Ví dụ:
\(U_{92}^{235}\textrm{}x ->U_{82}^{206}\textrm{}x+8\alpha +6\beta ^{-}\)
– Phản ứng phân hạch: hạt nhân nguyên tử bị các nơtron bắn phá thành những mảnh nhỏ khác với hạt nhân và nơtron ban đầu.
Phản ứng phân hạch là phản ứng tỏa nhiệt. Tổng khối lượng sản phẩm không bằng tổng khối lượng tác chất ban đầu. Khối lượng bị mất đã chuyển sang dạng nhiệt và bức xạ điện từ, đồng thời nó giải phóng một năng lượng lớn rất hữu ích.
Ví dụ về phản ứng phân hạch Uranium:
\(n_{0}^{1}\textrm{}+U_{92}^{235}\textrm{}->Mo_{42}^{95}\textrm{}+La_{57}^{139}\textrm{}+2n_{0}^{1}\textrm{}+7\beta ^{-}\)
