Phản ứng phân hạch hạt nhân là một quá trình trong đó hạt nhân của một nguyên tử tách thành hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn, cùng với sự giải phóng năng lượng. Quá trình này là một loại phóng xạ và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm các nhà máy điện hạt nhân và bom nguyên tử.
Phóng xạ là quá trình hạt nhân nguyên tử không ổn định mất năng lượng bằng cách phát ra bức xạ. Có ba loại bức xạ chính: hạt alpha, hạt beta và tia gamma. Những khí thải này có thể gây hại nhưng chúng cũng có những ứng dụng hữu ích trong y học, công nghiệp và sản xuất năng lượng.
Nguyên tử là những khối xây dựng cơ bản của vật chất. Chúng bao gồm một hạt nhân, chứa proton và neutron và các electron quay quanh hạt nhân. Số proton trong hạt nhân quyết định nguyên tố đó. Ví dụ, hydro có một proton, trong khi uranium có 92 proton.
Trong quá trình phân hạch hạt nhân, hạt nhân của một nguyên tử nặng, chẳng hạn như uranium-235 hoặc plutonium-239, sẽ hấp thụ neutron. Điều này làm cho hạt nhân không ổn định, khiến nó bị tách thành hai hạt nhân nhỏ hơn, gọi là các mảnh phân hạch. Cùng với những mảnh vỡ này, một số neutron và một lượng lớn năng lượng được giải phóng.
Các neutron được giải phóng trong quá trình phân hạch có thể tiếp tục gây ra nhiều phản ứng phân hạch hơn ở các hạt nhân gần đó. Điều này tạo ra một phản ứng dây chuyền. Nếu phản ứng dây chuyền được kiểm soát, nó có thể được sử dụng để sản xuất năng lượng trong nhà máy điện hạt nhân. Nếu không được kiểm soát, nó có thể gây ra vụ nổ, giống như bom nguyên tử.
Năng lượng giải phóng trong quá trình phân hạch hạt nhân đến từ các lực hạt nhân mạnh giữ hạt nhân lại với nhau. Khi hạt nhân phân tách, một phần năng lượng này được chuyển thành nhiệt và bức xạ. Năng lượng này có thể được khai thác để tạo ra điện.
Nhà máy điện hạt nhân: Trong nhà máy điện hạt nhân, các phản ứng phân hạch có kiểm soát tạo ra nhiệt, nhiệt này được sử dụng để tạo ra hơi nước. Hơi nước làm quay tua bin sản xuất điện. Quá trình này không tạo ra khí nhà kính, khiến nó trở thành một giải pháp thay thế sạch hơn cho nhiên liệu hóa thạch.
Sử dụng trong y tế: Đồng vị phóng xạ được tạo ra bởi quá trình phân hạch được sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh y tế và điều trị ung thư. Ví dụ, iốt-131 được sử dụng để điều trị ung thư tuyến giáp.
Bom nguyên tử: Phản ứng phân hạch không kiểm soát được sử dụng trong bom nguyên tử. Sự giải phóng năng lượng nhanh chóng gây ra một vụ nổ lớn.
Bạn có thể chứng minh phản ứng dây chuyền bằng cách sử dụng quân domino. Thiết lập một dòng domino đứng ở cuối. Khi bạn làm đổ quân domino đầu tiên, quân tiếp theo sẽ đổ, cứ thế tạo ra phản ứng dây chuyền. Điều này tương tự như cách neutron gây ra nhiều phản ứng phân hạch hơn trong phản ứng dây chuyền hạt nhân.
Phản ứng phân hạch hạt nhân tạo ra chất thải phóng xạ, phải được quản lý cẩn thận để tránh ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, luôn có nguy cơ xảy ra tai nạn, chẳng hạn như thảm họa Chernobyl, có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.
