บทที่17 พลังงานจากนิวเคลียส 1. อะตอมและนิวเคลียส 2. Nuclear Fission

Slides:



Advertisements
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
หลักการทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
Advertisements

Lecture 4 เทคโนโลยีเครื่องเร่งอนุภาค
Conductors, dielectrics and capacitance
เทอร์โมเคมี (Thermochemistry).
แบบฝึกหัดท้ายบทที่ 2 1. ในแต่คู่ต่อไปนี้ ไออนใดมีขนาดใหญ่กว่าและทำไมถึงเป็นเช่นนั้น ก. N3- and F- ข. Mg2+ and Ca2+ ค. Fe2+ and Fe3+ ง. K+ and Li+
เทอร์โมเคมี (Thermochemistry).
ประเด็นทางเทคนิคบางอย่างเกี่ยวกับพลังงาน
Section 3.2 Simple Harmonic Oscillator
โลกร้อนกับการอนุรักษ์พลังงาน
ดวงอาทิตย์ (The Sun).
การศึกษาเกี่ยวกับแรง ซึ่งเป็นสาเหตุการเคลื่อนที่ของวัตถุ
นิวเคลียร์ฟิสิกส์ ตอนที่ 6
นิวเคลียร์ฟิสิกส์ตอนที่ 5
หลักการทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
ภาวะโลกร้อน ด.ช เกียรติณรงค์ นันทปัญญา ม.2/2 เลขที่ 2
1 แบบจำลองอะตอม กับ ปฏิกิริยาเคมี.
Mass Spectrum of three isotopes of neon.
บทที่ 9 ฟิสิกส์นิวเคลียร์
โครงสร้างอะตอม (Atomic structure)
หลักการทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
การวิเคราะห์ข้อสอบ o-net
แผ่นดินไหว.
บทที่ 2 การผลิตและการส่งพลังงานไฟฟ้า.
รายงาน เรื่อง การเกิดแผ่นดินไหว นาย สุรัชชัย สายโอภาส ม. 5/3
พื้นฐานทางเคมีของสิ่งมีชีวิต
พื้นฐานทางเคมีของชีวิต
จำนวนชั่วโมงในการบรรยาย 1 ชั่วโมง
ยินดีต้อนรับ ทุกท่านเข้าสู่.
แนวโน้มของตารางธาตุ.
งานและพลังงาน (Work and Energy).
เทคโนโลยีพลังงาน Solar storm (Communication)
เทคโนโลยีพลังงาน.
1 CHAPTER 1 Introduction A. Aurasopon Electric Circuits ( )
หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง แรง (Forces)
พลังงานภายในระบบ.
ภาวะโลกร้อน ป้องกัน แก้ปัญหา ภาวะโลกร้อน ผลกระทบ ผู้จัดทำ สาเหตุ
 แรงและสนามของแรง ฟิสิกส์พื้นฐาน
สัปดาห์ที่ 13 ผลตอบสนองต่อความถี่ Frequency Response (Part I)
การประยุกต์ใช้ค่าเงินที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
การเคลื่อนที่และพลังงาน และพลังงานนิวเคลียร์
กาแล็กซีและเอกภพ.
ความรู้พื้นฐานทางวิศวกรรมไฟฟ้า(252282) ความรู้พื้นฐานเบื้องต้น
ความร้อน สมบัติของแก๊สและทฤษฎีจลน์ หน้า 1
เทคนิคในการวัดความเสี่ยง
บทที่ 13 แสงและฟิสิกส์ควอนตัม ปรากฎการณ์ 3 อย่างที่ สนับสนุนแนวคิดของ
บทที่ 16 ฟิสิกส์นิวเคลียร์ 1. การค้นพบนิวเคลียส
โครงสร้างของไฮโครเจนอะตอม
พลังงาน (Energy) เมื่อ E คือพลังงานที่เกิดขึ้น        m คือมวลสารที่หายไป  และc คือความเร็วแสงc = 3 x 10 8 m/s.
วิธีเรียงสับเปลี่ยนและวิธีจัดหมู่
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
อะตอมและ โครงสร้างอะตอม (Atom and Structure of Atom) กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ โรงเรียนเบญจมราชูทิศ ราชบุรี วิทยาศาสตร์พื้นฐาน 2 ว / 2550.
ครูยุพวรรณ ตรีรัตน์วิชชา
โครงสร้างอะตอม พื้นฐานทฤษฎีอะตอม แบบจำลองอะตอมของ John Dalton
การระเบิด Explosions.
เรื่องการประยุกต์ของสมการเชิงเส้นตัวแปรเดียว
ค่าคงที่สมดุล การเขียนความสัมพันธ์ของค่า K กับความเข้มข้นของสาร
หน่วยที่ 7 การกวัดแกว่ง
สรุปแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
พันธะเคมี.
ปัญหาสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับ
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยครูศรีไพร แตงอ่อน วิทยาศาสตร์พื้นฐาน
เรื่อง ปรากฏการณ์โลกร้อน จัดทำโดย นายยศพล ปรางค์ภูผา ช่างยนต์ กลุ่ม 3 เลขที่ 17 เสนอ อาจาน สมคิด มีมะ จำ.
หน่วยการเรียนรู้ที่ 7 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับจำนวนจริง
เรื่อง ระบบสุริยะ จัดทำโดย ด. ช. ณัฐวัตร ฐาปนสุนทร เลขที่ 12 ชั้น ม
หน่วยการเรียนรู้ที่ 7 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับจำนวนจริง
บทที่ 0 เนื้อหา การตั้งชื่อธาตุ การกำหนดสัญลักษณ์ของธาตุ
แบบจำลองอะตอม อะตอม มาจากภาษากรีกว่า "atomos" ซึ่งแปลว่า "แบ่งแยกอีกไม่ได้" แนวคิดนี้ได้มาจากนักปราชญ์ชาวกรีกชื่อ ดิโมคริตุส (Demokritos)
ภาวะโลกร้อน.
ภาวะโลกร้อนเป็นภัยพิบัติที่มาถึง โดยที่เราทุกคน ต่างทราบถึงสาเหตุของการเกิดเป็นอย่างดี นั่นคือ การที่มนุษย์เผาผลาญเชื้อเพลิงฟอซซิล เช่น ถ่าน หิน น้ำมัน.
ใบสำเนางานนำเสนอ:

บทที่17 พลังงานจากนิวเคลียส 1. อะตอมและนิวเคลียส 2. Nuclear Fission - แบบ จำลองสำหรับ Nuclear Fission - เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู

3. Thermonuclear Fusion - ในดวงดาวและดวงอาทิตย์ - การควบคุม - Tokamak - Laser Fusion

1. อะตอมและนิวเคลียส 1.1 Binding energy อะตอมของธาตุเกิดจากการรวมตัวของโปรตอน, นิวตรอนและอิเล็กตรอนในอัตราส่วน ต่าง ๆ แต่มวลอะตอมของธาตุจะน้อยกว่า ผลรวมของ, โปรตอน, นิวตรอน และอิเล็กตรอนที่มาประกอบเป็นธาตุนั้น ๆ

มวลที่หายไปส่วนหนึ่งเป็น ตามสมการ

นั่นคือ มวลเปลี่ยนไปเป็น พลังงาน เช่น มวล 1 u จะเทียบ เท่ากับพลังงาน Million = mega = 106 1u ~ 931 MeV

ดังนั้นถ้าต้องการแยกธาตุต่าง ๆ ออกเป็นโปรตอน, นิวตรอน และอิเล็กตรอน จึงต้องใช้พลังงาน ในการกระทำดังกล่าว ซึ่งพลังงานส่วนนี้จะ เรียกว่า เป็น Binding Energy

บางครั้ง Binding Energy มักนิยมบอกเป็นต่อนิวคลีออนนั่นคือ

มวลที่หายไป โดยที่

= จำนวนโปรตอนคูณกับมวลโปรตอน + จำนวนนิวตรอนคูณกับมวลนิวตรอน + จำนวน อิเล็กตรอนคูณกับมวลของ อิเล็กตรอน M = มวลอะตอมของธาตุ

ตัวอย่างเรื่องพลังงานจากนิวเคลียส 1. จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวของ 2. จงหาพลังงานยึด เหนี่ยวต่อ นิวคลีออนของ

กำหนดให้ มวลของ อิเล็กตรอน = 0.000549 a.m.u. มวลของโปรตอน = 1.007276 a.m.u. มวลของนิวตรอน = 1.008665 a.m.u. มวลของ = 17.999160 a.m.u. มวลของ = 196.966552 a.m.u.

3. จงหาพลังงาน ที่ปลดปล่อยจากปฏิกิริยาต่อไปนี้ 4 4 1 7 H + Li He + He 3 2 2 1 กำหนดให้ 1 มวลอะตอมของ H = 1.0080 a.m.u. 1 7 Li = 7.0160 a.m.u. 3 4 He = 4.0026 a.m.u. 2

Nuclear Fission เกิดจากการใช้ นิวตรอน ยิงเข้าไป ยังธาตุหนัก แล้วทำให้เกิดการแตก ตัวของ นิวเคลียส (ทำไมต้องใช้นิวตรอน ?)

ตัวอย่างการแตกตัว

นิวเคลียสที่ถูกยิงโดยนิวตรอนจะไม่เสถียร การปรับเข้าสู่สภาวะเสถียร มี 2 วิธี 1. ปล่อยรังสีแกมมาออกมา ถ้า En- Eb < 0 E : พลังงานกระตุ้น หรือ พลังงานที่ ใช้ ในการรวมนิวตรอน เข้ากับนิวเคลียส n b E : Potential Barrier

2. แตกตัวแบบ fission เมื่อ E - E > 0 n b หรือ ถ้า E - E < 0 n b แต่นิวตรอนที่ยิงมามีพลังงานจลน์มากกว่าหรือเท่ากับผลต่างของ En กับ Eb

ตัวอย่างเกี่ยวกับการปรับเข้าสู่สภาวะเสถียร 1. เมื่อยิงนิวตรอนมีพลังงานจลน์เท่ากับ 1.0 MeV ไปยัง 235U จนไม่เสถียรเปลี่ยนเป็น 236U จงพิจารณาว่านิวเคลียสจะแตกตัวแบบ fission หรือไม่ กำหนด มวลนิวตรอน = 1.008665, E = 5.2 MeV 235U = 235.043924 U. 236U = 236.045563 U.

Nuclear Reactor เพื่อที่จะใช้ประโยชน์ของพลังงาน นิวเคลียร์ ต้องมีการควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ ไม่ให้รุนแรง เกินไปจนกลายเป็นระเบิดนิวเคลียร์

1. ใช้นิวตรอนที่มีพลังงานจลน์ประมาณ 0. 04 eV 1. ใช้นิวตรอนที่มีพลังงานจลน์ประมาณ 0.04 eV. ซึ่งเรียกว่า thermal neutron 2. ใช้ moderator เป็นตัวลดพลังงานจลน์ของนิวตรอน ตัวอย่าง moderator ได้แก่ H2O, คาร์บอน เป็นต้น

3. ใช้ control rod เช่น Cadmium ในการควบคุมจำนวนนิวตรอนเนื่องจาก 113Cd, 114Cd สามารถดูดกลืนนิวตรอนได้ดี control rod นี้สามารถดึงออกจากระบบได้ หากต้องการเพิ่มอัตราการผลิต จำนวนนิวตรอน 4. ระบบระบายความร้อน

ตัวอย่างการคำนวณพลังงานจากเตาปฏิกรณ์ fission ถ้าพลังงานที่ปล่อยจาก 235U ใน fission 1 ครั้งมี ค่าเฉลี่ยเท่ากับ 200 MeV (e = 1.6 x 10-19c.) 1. จงหาพลังงานในหน่วยของจูล

2. ถ้าต้องการพลังงาน 250 Megawatt จะต้องที่ให้เ กิด fission กี่ครั้ง (watt = J/s) 3. ถ้าต้องการใช้พลังงาน 250 MW ใน1 ปีจะต้องใช้ 235U ประมาณเท่าไร

Nuclear Fusion การที่นิวเคลียสของธาตุเบา 2 หรือ มากกว่า 2 นิวเคลียส รวมตัวเข้าด้วยกัน โดยที่มวลบางส่วนเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน

ธาตุเบา ได้แก่ 1 - Hydrogen H 2 1 - Deuterium H 3 1 - Tritium H

ตัวอย่างปฏิกิริยาจงคำนวณพลังงานที่เกิดขึ้น 1. (4.0 MeV) 2. (11.3 MeV)

กำหนดมวล n = 1.008665 1 1 H = 1.007825 2 1 H = 2.014102 3 1 H = 3.016050 4 2 He = 4.002603

การเกิดปฏิกิริยา Fusion - ในดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ที่มีแสงสว่าง ในตัวเอง - มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งยังอยู่ใน ระหว่างการพัฒนา ได้แก่ Tokamak Laser Fusion

ตัวอย่าง fusion ในดาวฤกษ์ ถ้าดวงอาทิตย์ให้พลังงานออกมา4.0 x 1026 J/s จงหาว่ามวลของดวงอาทิตย์ลดลงด้วยอัตรา เท่า ไร