Bài tập Kỹ thuật hạt nhân: Phần 1 - Nguyễn Đức Hoà

Bài tập Kỹ thuật hạt nhân: Phần 1 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Vật lý hạt nhân và nguyên tử; Tương tác bức xạ với vật chất; Lò phản ứng hạt nhân và điện hạt nhân. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài tập Kỹ thuật hạt nhân: Phần 1 - Nguyễn Đức Hoà NGUYỄN ĐỨC HÒA, NGUYỄN AN SƠN TRƯƠNG VĂN MINH, LÊ VIẾT HUY BÀI TẬP KỸ THUẬT HẠT NHÂN NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Lời mở đầu Hiện nay, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao. Các nguồn năng lượng hóa thạch hạn chế và khó có khả năng tái tạo trong thời gian ngắn. Cho đến nay, chỉ duy nhất nguồn năng lượng hạt nhân được coi là nguồn năng lượng dồi dào, rẻ, sạch. Trong những năm gần đây, nước ta đang dịch chuyển ứng dụng nguồn năng lượng hạt nhân trong lĩnh vực năng lượng và phi năng lượng. Ngành học Kỹ thuật hạt nhân, Công nghệ hạt nhân đã và đang được triển khai đào tạo ở một số trường trọng điểm của Việt Nam, đây cũng là nguồn nhân lực thực hiện chính sách và đảm bảo năng lượng cho quốc gia trong thời gian tới. Môn học Kỹ thuật hạt nhân là môn học xương sống, chủ đạo trong các ngành Kỹ thuật hạt nhân và Công nghệ hạt nhân. Tài liệu tiếng Việt về môn học này hiện còn chưa đủ để đáp ứng nhu cầu học của sinh viên, nhất là trong việc ứng dụng lý thuyết để tính toán các bài toán vật lý về tương tác bức xạ, các quá trình bên trong lò phản ứng hạt nhân. Do đó, chúng tôi biên soạn cuốn sách Bài tập Kỹ thuật Hạt nhân với nội dung chính gồm 5 chương như sau: Chương 1. Trình bày tóm tắt lý thuyết về Vật lý hạt nhân và nguyên tử. Trong chương này, các vấn đề về: Hạt cơ bản, Cấu tạo hạt nhân và nguyên tử, Khối lượng nguyên tử và khối lượng phân tử, Bán kính nguyên tử và hạt nhân, Bước sóng của hạt, Trạng thái kích thích và sự phát xạ, Độ bền hạt nhân và phân rã phóng xạ, Độ phóng xạ, Phản ứng hạt nhân, Năng lượng liên kết, Một số mẫu cấu trúc hạt nhân được trình bày vắn tắt, giúp người đọc dễ vận dụng trong việc giải các bài tập. Phần cuối của Chương 1 là các bài tập và hướng dẫn giải. Chương 2. Trình bày những các quá trìnhTương tác bức xạ với vật chất. Các loại tương tác gồm: Tương tác neutron với vật chất, Tương tác của tia gamma với vật chất, Tương tác của các hạt mang i điện. Phần cuối của Chương 2 là các dạng bài tập và hướng dẫn giải. Chương 3. Trình bày tóm tắt lý thuyết về Lò phản ứng hạt nhân và điện hạt nhân. Các nội dung giới thiệu ở chương này gồm: Phản ứng phân hạch dây chuyền trong lò phản ứng, Nhiên liệu dùng cho lò phản ứng hạt nhân, Hiệu suất trong các nhà máy điện hạt nhân, Các thành phần chính của các lò phản ứng hạt nhân, Một số loại lò phản ứng công suất, Chu trình nhiên liệu hạt nhân, các quá trình Tách các đồng vị, Tái xử lý nhiên liệu. Phần bài tập và hướng dẫn giải bài tập được trình bày đa dạng, phong phú. Chương 4. Trình bày kiến thức về Khuếch tán và làm chậm neutron. Các nội dung chính gồm: Thông lượng neutron, Định luật Fick, Phương trình khuếch tán, Các điều kiện biên, Nghiệm của phương trình khuếch tán, Chiều dài khuếch tán, Phương pháp nhóm khuếch tán,khuếch tán neutron nhiệt. Phần bài tập và hướng dẫn giải được trình bày ở cuối chương. Chương 5. Trình bày những nội dung cơ bản về Lý thuyết lò phản ứng. Các nội dung trình bày gồm: Phương trình khuếch tán một nhóm neutron, Lò phản ứng dạng tấm phẳng, dạng trụ, dạng cầu, Phương trình tới hạn một nhóm, Lò phản ứng nhiệt, Lò phản ứng có lớp phản xạ, Bài toán tính toán đa nhóm năng lượng, Các lò phản ứng không đồng nhất. Phần cuối của chương này cũng là các bài tập và hướng dẫn giải. Có thể nói, với hơn 200 bài tập mà chúng tôi chọn lọc, biên tập và giải đã đáp ứng phần lớn các nội dung chương mục vừa nêu. Các bài tập đi từ dễ đến khó, và có tính ứng dụng cao. Ngoài việc sử dụng sách cho môn học Kỹ thuật hạt nhân, tài liệu này cũng rất phù hợp cho các môn học: Vật lý hạt nhân, Tương tác bức xạ với vật chất, Vật lý neutron, Vật lý lò phản ứng. Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn PGS. TS Phạm Đình Khang đã giới thiệu những tài liệu hay để chúng tôi tham khảo trong quá trình biên soạn. Đây là lần xuất bản đầu tiên, vì vậy cuốn sách có thể còn thiếu sót về bố cục cũng như nội dung, nhóm biên soạn mong nhận được ý kiến đóng góp của đồng nghiệp, độc giả, ii các nhà nghiên cứu và các em sinh viên để cuốn sách được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau. iii MỤC LỤC Chương 1. Vật lý hạt nhân và nguyên tử................................................. 1 1.1. Các hạt cơ bản............................................................................. 1 1.2. Cấu tạo hạt nhân và nguyên tử ..................................................... 1 1.3. Khối lượng nguyên tử và khối lượng phân tử ............................... 1 1.4. Bán kính nguyên tử và hạt nhân................................................... 2 1.5. Khối lượng và năng lượng ........................................................... 3 1.6. Bước sóng của hạt ....................................................................... 4 1.7. Trạng thái kích thích và sự phát xạ .............................................. 5 1.8. Độ bền hạt nhân và phân rã phóng xạ .......................................... 5 1.9. Độ phóng xạ ................................................................................ 6 1.10. Phản ứng hạt nhân ..................................................................... 9 1.11. Năng lượng liên kết ................................................................. 10 1.12. Một số mẫu cấu trúc hạt nhân .................................................. 11 BÀI TẬP CHƯƠNG 1 ......................................................................... 13 HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG 1........................................ 20 Chương 2. Tương tác bức xạ với vật chất ............................................. 36 2.1. Tương tác neutron với vật chất ................................ ...