Ứng dụng hạt nhân trong quân sự và dân sự

[Trần Anh]

Đề nghị bác Danviet2011 và bác Trần Anh nếu có hứng thú với chủ đề này thì sang TTVNOL, vào box cũ "Công nghệ nhà máy điện hạt nhân Việt Nam (sắp xây dựng) " mà post bài cho anh em mở rộng tầm mắt. Bên đó không hạn chế gì, tranh luận thoải mái. Nhưng thông báo trước bên đó có khá nhiều cao thủ đấy, và lời lẽ không lịch sự như bên này đâu nếu như bác không bảo vệ được ý kiến của mình.
Vàng thử lửa, sợ gì ai. Bác có kiến thức chuyên ngành này thì sang bên đó lập luận xem sao. Em thấy có nhiều thông tin bác đưa ra khác so với các cao thủ bên đấy đưa ra rồi đấy.
Hi vọng bác HP, bác SSX, bác Antey2500 hiện hồn về tranh luận với bác xem chân lý thuộc về ai nào.

Chào bác meo-u Cảm ơn bác đã có những gợi ý. TTVNOL là một forum lớn, trên đó có nhiều điều để mọi người khai thác, tìm hiểu. Nhưng thú thực là ngoài VMH, những trang khác em cũng chưa vào nhiều, nick trên đấy cũng chưa có, bác nói thì em mới biết đến cái box  "Công nghệ nhà máy điện hạt nhân Việt Nam (sắp xây dựng) ". Em đã đọc qua (vì số lượng bài trong box rất lớn) thì thấy đúng như bác nói. Rất hay 
Quả thật thời gian này em không được rảnh nhiều nên không "trực chiến" được khi nào rảnh em sẽ qua học hỏi.
Các thông tin đưa ra chỗ này khác chỗ kia là chuyện hay gặp, em thì trình độ rất có hạn, nếu bác meo-u và các bác khác có thấy chỗ nào em sai, hay thắc mắc thì bác cứ đóng góp, em xin cảm ơn

Trở lại với chủ đề, cũng vì chưa có thời gian nên em cũng như bác DanViet2011 đang viết bài khá rời rạc, chưa được hệ thống khai thác thêm những cái vấn đề đã được đề cập . Ngay mấy cái "*" hứa giải thích kĩ thêm của mấy bài trước em cũng chưa làm. Mong các bác thông cảm.

Về phản ứng hợp hạch, có lẽ đang có một chút rắc rối về cách dùng từ ở đây. Theo em thì các khai niệm : Fusion reaction, thermal reaction và thermonuclear fusion là tương đương để chỉ phản ứng hợp hạch hay nhiệt hạch hay tổng hợp nhiệt hạch

Các giáo trình và sách giáo khoa sử dụng bây giờ đều có đề cập đến phản ứng hợp hạch như là một quá trình trong đó hai hay nhiều hạt nhân tổng hợp lại thành một hạt nhân nặng hơn và (thường) kèm theo một số hạt.

Vì bác DanViet đã nói sắp tới sẽ nói về phản ứng phân hạch cũng như thấy phần phản ứng hợp hạch được đề cập còn khá sơ sài, nên tuy trình còi nhưng em cũng xin nói thêm về phần này, mong các bác quang đá nhẹ tay

Một phản ứng nhiệt hạch điển hình là phản ứng đơn giản 1 proton kết với một neutron để tạo ra 1 deuterium:
Với năng lượng tỏa ra Q= 2,22MeV
Tương tự ta có các phản ứng khác:

Trong đó Mass Decrease là độ hụt khối của hạt nhân được tổng hợp, từ đó tính ra năng lượng được giải phóng (Energy released) theo công thức khét tiếng E=MC2
 
Ta thấy tuy giá trị của năng lượng tỏa ra Q nhỏ hơn so với phản ứng phân hạch, nhưng hạt nhân tham gia phản ứng nhiệt hạch lại là hạt nhân cực nhẹ, nên nếu lấy cùng một đơn vị khối lượng nhiên liệu để so sánh, thì số phản ứng nhiệt hạch sẽ lớn hơn số phản ứng phân hạch hàng trăm lần ; vì vậy tổng năng lượng giải phóng trong phản ứng nhiệt hạch vẫn lớn hơn nhiều so với năng lượng giải phóng từ phản ứng phân hạch.

Vì các hạt nhân tích điện dương. lực đẩy Culomb ngăn cản các hạt nhân tiến lại gần nhau, nên muốn tổng hợp hai hạt nhân ta phải cung cấp cho chúng một động năng đủ lớn vượt qua hàng rào thế năng Culomb tiến lại gần nhau, đến khoảng cách mà lực hạt nhân có thể phát huy tác dụng. Chẳng hạn với hai đồng vị Hidro khoảng cách này vào cỡ 3,2X10^-15 m
Để tạo ra được một năng lượng hữu ích cho sự tổng hợp hạt nhân, cần phải xảy ra trong một khối chất. Hy vọng tốt nhất để làm điều đó là nâng nhiệt độ của vật liệu để các hạt có đủ năng lượng (chỉ do chuyển động nhiệt của chúng) xuyên qua được bờ thế. Chúng ta gọi phản ứng này là phản ứng nhiệt hạt nhân hay là nhiệt hạch

Để xảy ra phản ứng nhiệt hạch cần có một số điều kiện: mật độ hạt cao, nhiệt độ cao,  thời gian giữ Plasma dài. Vấn đề chủ yếu là phải giữ được Plasma đủ lâu với mật độ và nhiệt độ của nó đủ cao, để đảm bảo cho nhiên liệu được tổng hợp.
...
Bài tiếp theo em dự định sẽ nói về các chu trình Proton, chu trình Cacbon –Nito xảy ra trong phản ứng nhiệt hạch phổ biến trong vũ trụ. Đồng thời giải thích về sự khác biệt giữa lý thuyết và thực nghiệm trong điều kiện nhiệt độ của phản ứng hợp hạch bằng hiệu ứng Đường hầm lượng tử và Phân bố Maxwell-Boltzmann.

 

[DanViet2011]

Meo-U: "Đề nghị bác Danviet2011 và bác Trần Anh nếu có hứng thú với chủ đề này thì sang TTVNOL..."

Ở bên này sướng hơn Meo-U à. Mình cứ viết từ từ, nghiên cứu thấy còn thiếu sót thì từ từ bổ túc thêm. Gọi là một chút cống hiến với khả năng hạn hẹp mà thôi. Còn bên kia, chưa hả họng là đã bị "xơi" rồi, làm như đánh cờ tranh tiên ấy. Thành ra mất tính chất học hỏi - thảo luận. Mình thích các bác VMH là cứ từ từ, chỉ cần nói tới cái đầu đạn AK thôi; là các bác ung dung moi cho tới cái lõi viên đạn mới ngưng. Không cải vả, và trong không khí học hỏi, mở mang kiến thức.

Còn Meo-U nói những lý thuyết mình nói hơi khác thì cũng không lạ. Một số là vì các bài dịch lại từ trên Net, mà người dịch không biết rằng bài nguồn chưa đúng; hoặc chỉ là "giả thuyết", đồng thời người dịch không có kiến thức căn bản chuyên môn để gạn lọc. Thí dụ: Hiện giờ tôi chỉ thấy cấu trúc "căn bản theo lý thuyết" Teller-Ulam trên Net thôi. Còn cấu trúc bom nhiệt hạch (Themonuclear weapon) thật sự thì chưa thấy cái nào có độ chính xác cao ở trên Net cả. Theo mình nhớ thì cơ cấu hệ thống nhìn rất lạ, theo mình thì nó khá giống đầu đạn W88 ở hình trong bài trước ấy. Kiến thức này là do cơ duyên bản vẽ trong USNRL gởi nhầm vào máy mình, mới coi được sơ sơ là bị có người tới xóa ngay. Hồi ấy, năm 1999, lo làm công việc của mình, chớ như bây giờ là "xơi" qua cái "jump drive" ngay.

Tran Anh: He he, làm tiếp đi. Bạn viết sao tôi đọc thấy thoải mái dể hiểu ghê. Còn bài tôi viết, tôi đọc còn bị nhức đầu nữa kià.
Đang tìm cách tóm tắc phần nhiệt động học của phản ứng phân hạch, mà sao nó cứ rối tung. Cái phần Entropy tăng lên và cái định nghĩa về nhiệt = bước sóng cở từ hồng ngoại  -> UV nó sao sao ấy. Có bác nào hiểu gì về phần này "gở rối tơ lòng" giùm. (Thôi, không hiểu mình đang nói gì? Để từ, từ ngâm cứu mới đặt câu hỏi được) Nếu "Tran Anh" hiểu ý tôi nói gì thì PM nhé... để viết cho xong cái mục đó.

[SSX]

Bạn DanViet2011 theo khái niệm anh Mèo nên loạn xạ cả.

Dưới này là của bạn:

"Bây giờ chúng ta hảy trở lại ngòi neutron D-T để hiểu thế nào là Bom phân hạch gia tăng. Nếu nhìn kỷ cơ cấu đầu W88, được trang bị cho đầu đạn xuyên lục địa (ICBM) Trident II, chúng ta thấy nó chia làm hai phần. Phần trên là loại bom phân hạch “gia tăng” (Boosted fission bomb) xài ngòi neutron D-T. Chúng ta gọi là “gia tăng” vì ngòi D-T là loại ngòi phản ứng theo hợp hạch, giúp tăng cường độ phản ứng của bom phân hạch. Vậy cho nên bom xài ngòi D-T còn “tạm” được gọi là bom phân hạch gia tăng. Và nó cũng là mô hình chính của bom nhiệt hạch (thermonuclear bomb). Thường có nhiệt độ cở 20 đến 30 triệu độ."

Trước hết, phải có mấy khái niệm cơ bản như huyphongssi đưa.

Và có 3 giai đoạn của 1 quả bom H: fusion-fission-fusion

1. Nổ fusion.
Ngòi là HDX chất nổ mạnh;
Vật liệu nổ là Pu-239;

2. Nổ fission
Ngòi là fussion Pu-239;
Vật liệu nổ là Li-D (Li sinh T sau khi bắt n);

3. Nổ fusion
Ngòi là fission Li-D;
Vật liệu nổ là vỏ U-235, U238;

Bạn DanViet2011 đang nói về "phân hạch gia tăng" và "xài ngòi D-T". Thưa bạn rằng, cái ngòi đó phản ứng ở hàng chục triệu độ. Tức là lúc đó cái fission Pu-239 đã xảy ra rồi. Chả lẽ ngòi lại nổ sau bom?

Sở dĩ chúng ta có mô hình cái đầu đạn W88 là do Trung Quốc đã ăn cắp được rồi phát tán tự do trên mạng. Nhưng cái mô hình đó không đủ để bất cứ ai chế tạo vũ khí hạt nhân, kể cả ở qui mô quốc gia. Anh Mèo điên dở ngu dại chẳng bao giờ làm cái gì đúng đâu ạ (trừ cậy nhiều tiền đi mua).

Vậy cái bình Tritium dùng vào việc gì ở 3 giai đoạn trên? Thấy rằng nó chẳng dùng vào việc gì cả. Tại sao không cho Li-D vào khối cầu Pu-239? Quả bom H đầu tiên của Mỹ đúng là đã cho T-D vào giữa khối cầu Pu-239, không có khối Li-D bên dưới mô hình.

[maxttien]

Tập trung vào kĩ thuật đi bác ơi, chỗ này không phải TTVNOL đâu.

[Trần Anh]

Vâng, trước khi viết tiếp phần phản ứng nhiệt hạch, em xin nói thêm một chút về vấn đề các phản ứng hạt nhân. Có nhiều người đã từng hỏi, tại sao lại phân chia loại phản ứng hạt nhân là phân hạch và nhiệt hạch? Tại sao phản ứng phân hạch thì dùng U235, Pu239, nhiệt hạch dùng D, T..mà không phải là các nguyên tố khác?

Một phần câu trả lời sẽ được giải đáp qua Đường cong năng lượng liên kết.

Năng lượng toàn phần ( Binding Energy) để tách hoàn toàn một hạt nhân thành các proton và neutron gọi là năng lượng liên kết hạt nhân. Chia năng lượng này cho số khối của hạt nhân đó ta được năng lượng liên kết riêng (Binding energy per nucleon).
Đường cong năng lượng liên kết (The Curve of Binding Energy)
là một đò thị biểu diễn đại lượng này như một hàm số của số khối.
Từ đường cong này ta có thể suy ra được những hệ quả ứng dụng to lớn.

Chúng ta có thể thấy:

Sự “rủ xuống” của đường cong năng lượng liên kết riêng (Binding energy per nucleon  tính bằng đơn vị MeV đọc là Mega-electron-Vôn) ở các số khối (Mass number, A) cao cho chúng ta biết rằng các nucleon (các hạt trong hạt nhân như proton, neutron) khi tạo thành 2 nuclides (hạt nhân) có khối lượng trung bình sẽ liên kết với nhau chặt hơn so với khi tạo thành 1 nuclide duy nhất có khối lượng lớn. Nói cách khác năng lượng có thể được giải phóng nhờ quá trình phân hạch để biến một hạt nhân thành hai hạt có khối lượng nhỏ hơn => ứng dụng trong các quả bom phân hạch cũng như các nhà máy điện hạt nhân.

Sự “rủ xuống” của đường cong năng lượng liên kết ở các số khối thấp, trái lại, cho chúng ta biết nếu năng lượng sẽ được giải phóng nếu 2 nuclides có khối lượng nhỏ hợp thành một nuclide có khối lượng trung bình. Tức quá trình tổng hợp hạt nhân => ứng dụng tạm thời trong việc làm bom H.  

Trên đường cong xuất hiện một vùng gọi là vùng bền vững nhất (Region  of greatest stability) được tô màu xanh. Ta có thể thấy sự xuất hiện của sắt (Fe 56) và các nguyên tố lân cận nó trong bảng tuần hoàn. Điều đó có nghĩa là hạt nhân sắt và các nguyên tố lân cận có năng lượng liên kết riêng lớn nhất, đồng nghĩa với chúng có độ bền lớn nhất. Điều này giải thích sự phổ biến của chúng trong vũ trụ.

Trong dãy các nuclides nhẹ, ta thấy hạt alpha tức hạt nhân của Heli (He 4) đứng tách hẳn ra ngay trên đường cong chung. Điều đó có nghĩa là nó đặc biệt bền. (Thực sự năng lượng liên kết riêng của các nucleon Heli lên đến 7,1 MeV / 1 nucleon).


  

[Trần Anh]

Trong quá trình nhiệt hạch. Đại lượng nhiệt độ của hạt không được tính dưới dạng thông thường là T mà cho dưới dạng động năng K các bác ạ . Đơn vị là eV.

Biểu thức chuyển đổi ở đây là: K=k.T trong đó k là hằng số Boltzmann.
Một ví dụ: thay vì nói “nhiệt độ ở tâm mặt trời là 1,5*10^15 độ Kelvin ”, người ta nói “nhiệt độ ở tâm mặt trời là 1,3 keV” tức 1,3 nghìn eV.

Lực Coulomb (sách Việt hóa thì đọc là Cu-lông ) ngăn cản các hạt nhân (là các hạt cùng tích điện dương) đến gần nhau. Trong phần phản ứng nhiệt hạch, nó được gọi là rào thế Coulomb (The Coulomb Barrier). Nó tính bằng công thức:

Ở phần trước thì chúng ta đã nói rằng, để thực hiện được phản ứng nhiệt hạch. Cần phải tạo ra động năng cho 2 hạt đủ để thẳng được lực đẩy Coulomb, cho chúng lại đủ gần để lực hạt nhân phát huy tác dụng. Gắn 2 hạt nhân lại với nhau. Cái này là do lực hạt nhân (ở đây đóng vai trò lực hút, kết dính các hạt) tuy so với lực Coulomb thì mạnh hơn rất nhiều, nhưng cái bán kính phát huy tác dụng của nó thì cực nhỏ, nên phải đưa sát 2 hạt nhân lại với nhau.
Động năng cung cấp cho hạt phải lớn hơn lực Coulomb. Ta có cái biểu thức:

Sau một hồi tính toán, ta ra được con số động năng tầm vài trăm KeV tức nhiệt độ tầm vài trục tỉ (x*10^10) độ! Có nghĩa là muốn phản ứng phân hạch xảy ra, ta phải có một môi trường nhiệt độ vài trục tỉ độ  .

Ok, đó là trên lý thuyết tính toán. Dựa trên nó thì cái viễn cảnh xảy ra phản ứng hợp hạch còn “khó hơn lên Giời” . Nhưng hay quay trở về thực tại: Mặt trời có phản ứng nhiệt hạch vậy mà nhiệt độ tâm cảu nó cũng chỉ là 1,5*10^7 độ K, các quả bom H xảy ra phản ứng nhiệt hạch, nhưng nhiệt độ của nó cũng chỉ vài trục triệu độ.

Vậy tại sao lại có sự khác biệt lớn giữa lý thuyết và thực tế đến vậy? Điều khó hiểu trên có thể được giải tỏa khi chúng ta thấy rằng:

Đầu tiên năng lượng K đã tính là một đại lượng mang giá trị trung bình, có nhiều hạt nucleon có mức năng lượng cao hơn giá trị K này. Bằng cách sử dụng phân bố Maxwell-Boltzmann (Maxwell-Boltzmann Distribution) ta tính được tỉ lệ phân bố các hạt theo các mức năng lượng các hạt, có bao nhiêu hạt có năng lượng thấp hơn mức trung bình, có bao nhiêu hạt cao hơn... (công thức loằng ngoằng em xin phép bỏ qua). Tuy nhiên tỉ phần số hạt có năng lượng vượt trội, tức có khả năng xuyên thế là siêu nhỏ (tầm 10^-480) nên chỉ bản thân phân bố Maxwell-Boltzmann cũng không mang lại điều gì kì diệu cả.
Theo Cơ học Cổ điển thì quả là không có cửa cho các nucleon vượt qua hàng rào thế Coulomb. Nhưng Cơ học Lượng tử thì lại không nghĩ vậy.
Các nucleon có thể đi qua rào thế không phải một cách “đường đường chính chính” của cơ Cổ điển. Chúng qua rào bằng cách...đào hầm. Trong Cơ Lượng tử gọi đó là hiệu ứng Đường hầm lượng tử (Quantum tunnelling).
Độ cao bờ rào thế mà chúng ta tính thực ra là những cực đại. Có nghĩa là cáng nên cao nó càng “mỏng” (cái nè cũng giống trong xây tường thành bình thường nè). Điều đó có nghĩa là các hạt có năng lượng càng cao thì có khả năng “chui” rào càng lớn.
Phần này công thức cũng rất “khủng” nên em xin phép chỉ đưa vào  cái công thức tính xác suất  xuyên rào Coulomb:

Đến đây thì ta đã hoàn toàn thấy được mối liên hệ giữa phân bố Maxwell-Boltzmann với hiệu ứng Đường hầm lượng tử.
Xác suất xuyên rào tăng khi năng lượng hạt cao, nhưng nếu ở  ngưỡng năng lượng quá cao thì số lượng hạt đạt được ngưỡng lại nhỏ. Ở chiều ngược lại, các nucleon có mức năng lượng nhỏ rất nhiều, nhưng chúng lại có xác suất qua rào Coulomb rất thấp.

Phải tìm được một giá trị năng lượng phù hợp nhất sao cho xác suất qua đường hầm là cực đại. Người ta tính được xác suất cực đại này là:

Chúng ta tìm được một vị trí.
Đó là đỉnh Gamow (Gamow peak) nơi có tốc độ phản ứng nhiệt hạch cực đại.

Theo chiều tăng của mức năng lượng (Energy-keV) số lượng nucleon giảm dần, trong khi xác suất vượt qua rào thế tăng dần. Tại mức năng lượng E0 ta thấy số lượng các nucleon xuyên rào Coulomb là lớn nhất.
                                                                                                                                                                                  T.A                                                                              

[DanViet2011]

Bạn DanViet2011 theo khái niệm anh Mèo nên loạn xạ cả.

Không loạn xạ đâu bác ạ. Nếu khái niệm của tụi Mỹ mà loạn xạ, thì nước Nhật chưa đầu hàng đâu.

Trước hết, phải có mấy khái niệm cơ bản như huyphongssi đưa.

Và có 3 giai đoạn của 1 quả bom H: fusion-fission-fusion

1. Nổ fusion.
Ngòi là HDX chất nổ mạnh;
Vật liệu nổ là Pu-239;

2. Nổ fission
Ngòi là fussion Pu-239;
Vật liệu nổ là Li-D (Li sinh T sau khi bắt n);

3. Nổ fusion
Ngòi là fission Li-D;
Vật liệu nổ là vỏ U-235, U238;

Cái này là bác nói... Tôi không thấy bác Huyphongssi nói ở chổ nào cả.
Đồng thời, bác viết cái gì mà lộn tung lên thế.
Chất nổ là HMX không phải HDX. (thuộc dòng họ nitroamine)
"Ngòi là fussion Pu-239; Vật liệu nổ là Li-D..." thì em xin bó tay. 
"Ngòi là fission Li-D... " 
Bác làm ơn đừng làm em "tẩu hỏa nhập ma".

Bạn DanViet2011 đang nói về "phân hạch gia tăng" và "xài ngòi D-T". Thưa bạn rằng, cái ngòi đó phản ứng ở hàng chục triệu độ. Tức là lúc đó cái fission Pu-239 đã xảy ra rồi. Chả lẽ ngòi lại nổ sau bom?

Nếu bác coi lại bài trên khi tôi trả lời cho bác Huyphongssi, có nhắc lại rằng có thiếu sót trong bài trước, và tôi đã bổ túc rồi.
Đính kèm lại để bác coi nhé.

Phần bài viết "Phân Hạch gia tăng" có thiếu một phần chưa được làm rỏ. Đó là:
Khi D-T được bơm vào giửa tâm trái bom phân hạch. Chúng ta bắt đầu kích hỏa phần chất nổ lỏm, trái bom (U-235 hay Pu-239) bị ép vào lên tới trạng thái "quá hạn". Ở ngay nano giây này, D-T chưa phản ứng. Bình thường thì U/Pu đã phóng xạ neutron ra đều, đều rồi, nhưng không đủ để tạo phản ứng. Khi tới quá hạn Phần U-235/Pu-239 tự động phản ứng phân hạch với lượng nhỏ neutron sẵn có. Áp xuất, X-ray ở tâm của bom cộng nhiệt lượng của phản ứng phân hạch ban đầu làm D-T nóng lên trên 50 triệu độ, D-T biến thành thể plasma. Ngay cái nano giây này D-T phát ra hàng loạt neutron (năng lượng cao 14MeV); giúp phân hạch tất cả (hầu hết) U/Pu còn lại.

Sở dĩ chúng ta có mô hình cái đầu đạn W88 là do Trung Quốc đã ăn cắp được rồi phát tán tự do trên mạng. Nhưng cái mô hình đó không đủ để bất cứ ai chế tạo vũ khí hạt nhân, kể cả ở qui mô quốc gia. Anh Mèo điên dở ngu dại chẳng bao giờ làm cái gì đúng đâu ạ (trừ cậy nhiều tiền đi mua).

Chắc là bác nói về vụ Wen Ho Lee (1999) chớ gì. Nó là vụ xì-căn-đan để kiếm tiền quốc phòng thôi, mà Mr. Lee là con vật thế thân (scrap goat). Cũng như vụ tư lệnh hạm đội 7 la hoảng vì sợ DF-21 vậy đó, chỉ vì muốn thêm tiền cho hải quân. Bác thử nghĩ nếu DF-21 thật sự giết được tàu sân bay đi nữa, thì khi DF-21 phóng lên sẽ đi theo đường đạn đạo của ICBM. Radar và vệ tinh của Mỹ sẽ báo động đỏ có ICBM tấn công - nghĩa là cầm chắc 90% là đầu đạn nguyên tử. Vậy thì anh Mỹ sẽ trả đòn lại ngay tức khắc... bằng cái gì thì chắc bác cũng đã đoán ra. 
"Anh Mèo điên dở ngu dại chẳng bao giờ làm cái gì đúng đâu ạ (trừ cậy nhiều tiền đi mua). " Em xin bó tay... giàu tiền, đi mua đầu đạn nguyên tử của Nga chắc hay là đặc hàng bên China ??!!!

Vậy cái bình Tritium dùng vào việc gì ở 3 giai đoạn trên? Thấy rằng nó chẳng dùng vào việc gì cả. Tại sao không cho Li-D vào khối cầu Pu-239? Quả bom H đầu tiên của Mỹ đúng là đã cho T-D vào giữa khối cầu Pu-239, không có khối Li-D bên dưới mô hình.

Ồ, cám ơn bác chỉ chổ thiếu sót. Bác thấy cái bình chứa D-T có vẽ cái ống dẫn vào lõi của phần trên không? Nó sẽ được bơm vào trước khi cái mớ chất nổ HMX kích hỏa. Người ta để ở ngoài cho dể bảo trì bác ạ.
Bác không nhắc thì cũng quên mất loại ngòi Li-D (Lithium deutride + Deuterium) cám ơn bác, mình sẽ bổ sung sau.

Bác cứ từ từ mà đọc. Nga và Mỹ tuy là khác nhau về ngôn ngữ, có thể cách chế bom cũng hơi khác nhau. Nhưng nó như đường xe lửa vậy đó, hai thanh sắc chạy song song, rồi cũng về một sân ga thôi.

[Trần Anh]

Tác phẩm Xuân trong bộ Thiên Hạ Thái Bình

  Bài trước em có định nói về các chu trình Proton-Proton, chu trình Cacbon –Nito. Nhưng sau em nghĩ lại, thấy nó tuy phổ biến trong Vũ Trụ nhưng nếu xét riếng trên Trái Đất, mà cụ thể là nhân tạo thì nó không khả dụng. Vì 2 cái đó nó yêu cầu mật độ Proton cực lớn, cái thì yêu cầu nhiệt cực cao. Nói chung là con ngừoi dùng chu trình D-D, D-T cho nó lành

Bài này em định bổ sung thêm về phần điều kiện cho phản ứng nhiệt hạch và nhân đây cũng "ngày xuân nói chuyện dông dài" một tí

Có 3 yêu cầu để một phản ứng hợp hạch xảy ra. Những yêu cầu này tạo ra những tiêu chuẩn khái quát cho cả việc chế bom cũng như xây dựng một lò phản ứng nhiệt hạch:
1 Mật độ hạt lớn: Mật độ các hạt tương tác cần phải đủ lớn để đảm bảo cho tốc độ va chạm giữa các hạt là đủ cao.. Ở nhiệt độ cao được yêu cầu, nhiên liệu như ở dạng khí sẽ bị ion hóa hoàn toàn thành Plasma  bao gồm các hạt nhân và các electron.

2 Nhiệt độ Plasma cao: Plasma cần phải đủ “nóng”. Nếu không các hạt nhân va chạm sẽ không đủ năng lượng để xuyên qua bờ rào thế Coulomb, bờ thế có xu hướng giữ chúng tách xa nhau (em nhắc lại ở bài trên ) . Nhiệt độ plasma cỡ 35keV tương ứng 4*10^8 K hiện đã đạt được trong các phòng thí nghiệm. Giá trị này cao hơn khoảng 27 lần nhiệt độ ở tâm Mặt Trời (cỡ 1,3 keV hay 1,5*10^7 K).

3 Thời gian giữ plasma dài: Vấn đề chủ yếu là phải giữu được Plasma nóng đủ lâu đảm bảo cho nhiệt độ, mật độ của nó còn đủ cao để chứa đủ số nhiên liệu được tổng hợp. Chúng ta cần những cách khác thường để làm được điều đó*.

Người ta chứng minh được rằng, để có phản ứng nhiệt hạch, cần phải có:

(thời gian giữ plasma)x(mật độ hạt) >~ 10^20 (s.m^3)

Điều kiện này gọi là tiêu chuẩn Lawson. Từ cái tiêu chuẩn nè chúng ta có 2 lựa chọn: 1 là giữ ít hạt nhưng trong thời gian dài, 2 là giữ nhiều hạt trong thời gian ngắn. Các quả bom thường lựa chọn cách thứ 2.
Ngoài ra tất nhiên là luôn phải giữ nhiệt độ plasma cao chót vót. 

Nhân đây em cũng muốn đôi chút về cái vấn đề sử dụng năng lượng nhiệt hạch cho mục đích hòa bình. Kiểu như làm điện.... bản thân em thì chẳng hi vọng gì nhiều vào mấy cái này, bao nhiêu tiền của đổ vào mà cũng chưa có gì đáng kể, điển hình là cái dự án hầm hố ITER*

Điều đáng nói nữa là trong các Sách Giáo Khoa viết cho học sinh phổ thông cũng như những thứ phổ cập đến dân chúng. Ta dễ dàng bắt gặp một đoạn như thế này hoặc tương tự như thế này:

”Ưu điểm của năng lượng nhiệt hạch:
+.....
+Phản ứng nhiệt hạch không làm ô nhiễm môi trường”  

Có lẽ vì nhiều lý do, mục đích nên người ta nói với người dân như vậy . Bản thân việc một số nước lớn cố gắng duy trì, phát triển công nghệ hạt nhân kể cả trong mục đích hòa bình cũng là để bảo vệ các lợi ích chiến lược lâu dài của họ cả...

Một khi đã nói đến năng lượng và phản ứng hạt nhân nói chung, thì không bao giờ có những chứ như sạch hay an toàn đúng nghĩa!

Trong nhiều trường hợp, phản ứng nhiệt hạch tạo ra mức phóng xạ cực lớn. theo GS Nguyễn Khắc Nhẫn một nhà khoa học làm cố vấn lâu năm cho Pháp thì :
”Lò nhiệt hạch hạt nhân có mức phóng xạ 10 lần lớn hơn mức phóng xạ thường gặp, kể cả trong những nhà máy điện hạt nhân neutron nhanh ( réacteurs rapides )! “
Chưa kể đến việc tritium là một nguyên liệu phóng xạ, nếu không cẩn thận hít phải hơi này thì....

Trong bài này em lại có 2 chỗ đánh “*” cũng là những chỗ sau này cần nói thêm, nhưng những bác nào muốn bổ sung em xin hoan nghênh, vì đây là chỗ để mọi người trao đổi thôi, thoải mái, vui vẻ là điều cần có.


Đây cũng là bài viết cuối cùng của em trong năm Nhâm Thìn. Sau em xin phép các Thủ trưởng cho...Nghỉ Tết sớm  .

Chúc các bác năm mới An Khang Thịnh Vượng_Vạn Sự Như Ý!
Chúc VMH năm mới phát triển, lớn mạnh hơn nữa, là chỗ cho mọi người trao đổi học hỏi, giải trí lành mạnh, góp phần xây dựng và bảo vệ Tổ Quốc Việt Nam Xã Hội Chủ Nghĩa!

                                                                                                                                                                                 T.A
 

[DanViet2011]

"Đang tìm cách tóm tắc phần nhiệt động học của phản ứng phân hạch, mà sao nó cứ rối tung. Cái phần Entropy tăng lên và cái định nghĩa về nhiệt = bước sóng cở từ hồng ngoại  -> UV nó sao sao ấy. Có bác nào hiểu gì về phần này "gở rối tơ lòng" giùm. (Thôi, không hiểu mình đang nói gì? Để từ, từ ngâm cứu mới đặt câu hỏi được) Nếu "Tran Anh" hiểu ý tôi nói gì thì PM nhé... để viết cho xong cái mục đó."

Thấy đoạn trên là biết đang tẩu hỏa nhập ma rồi. Đang nghĩ trong đầu tiếng việt "Nhiệt" = "Heat" = "khoảng bước sóng...."
Bởi vậy không làm sao tính ra được khi phản ứng phân hạch tạo ra nhiệt lượng lớn hàng triệu độ. Xài cả toán nhiệt động học mà củng cứ bó tay. Giờ mới thấy mình ngu...

Cám ơn Tran Anh đả làm hai bài tuyệt hay. Nhờ nó mà đả thông được kinh mạch rồi.

Biểu thức chuyển đổi ở đây là: K=k.T trong đó k là hằng số Boltzmann.
Một ví dụ: thay vì nói “nhiệt độ ở tâm mặt trời là 1,5*10^15 độ Kelvin ”, người ta nói “nhiệt độ ở tâm mặt trời là 1,3 keV” tức 1,3 nghìn eV.

Khi chúng ta tính nhiệt độ của phản ứng phân hạch, thì chúng ta phải hiểu một vấn đề cơ bản của nhiệt động học.
Nóng = các phân tử di chuyển nhanh, với động năng cao.
Nguội = các phân tử di chuyển chậm, với động năng thấp.
Vì thế, nói một cách khác với động năng (kinetic energy) cao thì tương đương với nhiệt độ cao. Khi phản ứng phân hạch những neutron di chuyển với động năng từ 1MeV -> 14 MeV. Do đó chúng ta thấy rằng nó đã có sức nóng tương đương hàng chục triệu độ. Nếu muốn diễn dải bằng toán 'Nhiệt Động Học' theo chiều hướng động năng thì rất là dài và chi ly, cộng thêm cả đống toán. Các bác không chuyên ngành thì đi ngủ mất, còn Tran Anh thì: "Biết rồi, khổ quá, nói mãi...". Thôi thì tạm thời chấp nhận điều kiện sau đây:
Nhiệt năng (thermal energy) = động năng (Kinetic Energy)

Còn các bác muốn hiểu thêm tại sao phản ứng phân hạch "nóng" lên hàng chục triệu độ thì nên đọc lại bài của 'Tran Anh'. Tôi không nghĩ mình có khả năng diễn đạt nỗi hay như vậy. Đúng là bái phục.

Tran Anh ơi, nhìn cái này thấy hơi khác một chút 'tí' không... ở ngay phần Helium đó. Sách Basic Nuclear Engineering cho năm thứ 4, hoặc năm thứ 1 thạc sĩ (master) ngành lý thuyết vật lý nguyên tử (theoretical nuclear phyics).
Tuy hơi khác, nhưng rồi nó cũng về "La-Mã" chung một đường.


Sẳn đây mượn cái đồ họa của Tran Anh để tính một bài ví dụ về phân hạch (ăn cắp bản quyền...  )


Bây giờ hảy làm sơ một bài tính phân hạch theo hình trên.
Chúng ta cần hai phương trình để tính,


Đầu tiên chúng ta thấy U-235 gồm có 92 protons, 143 neutronsvà 92 electrons (theo bảng sức sức nặng của từng loại hạt), chúng ta tính được khối lượng (sức nặng) sẽ là 237,03293 amu (atomic mass unit, 1,66x10^-27kg).
Trong khi trên thực tế khối lượng U-235 lại là 235,124 amu.
Sự khác biệt này gọi là 'mass defect' khối lượng thất thoát. Cái này là vì một phần khối lượng biến thành năng lượng liên kết. Được diễn tả theo phương trình (P.2) lắp vào phương trình (P.1).

Theo phương trình (P.2)
Khối lượng thất thoát = [92(mass of protons + mass of electrons) + (235-92) mass of neutron] - (235.124 amu)
                               = 1,909 amu
Bây giờ lắp giá trị từ (P.2) vào phương trình (P.1) của Einstein
Năng lượng liên kết = [(1,909 amu X 1.66x10^-27 kg/amu).(2.998X10^8)^2 m/s^2]/1.602x10^-19 joules/eV
                             = 1778 MeV

Nghĩa là trung bình cho mỗi hạt của nhân U-235 (nucleons) chúng ta có 1777/235 = 7.56MeV năng lượng liên kết.

Theo biểu đồ trên, khi U-235 phân hạch thành 2 nguyên tố 117 và nhả 1 neutron (TD: 117 X 2 + 1 = 235). Chúng ta thấy sự cách biệt là khoảng 0.85 MeV năng lượng thoát ra cho mỗi hạt nhân (nucleon).
Vậy thì tổng năng lượng thoát ra là 0.85 MeV X (117 X 2) = 200 MeV

Hì, hì đi mua một thùng bia về nhậu với ông bạn 'Tran Anh' mới được. May mà có ổng không thì mình thành Âu Dương Phong chổng đầu luyện công mất.
Ý trời, đang mần bài này thì thấy Tran Anh dông đi chợ Tết rồi. Chờ chút đi theo với.  

[DanViet2011]

Mới thấy tấm hình này của đầu đạn W88 (D5) được quảng bá từ thời 1995 nè. Không phải tới hồi có vụ Wen Ho Lee (năm 1999) mới lòi ra đâu.

Dân học ngành nguyên tử theo hình mà suy ra cách hoạt động thôi. Do đó độ chính xác không cao. Còn bí mật quốc phòng là phương pháp tính làm sao cho hoạt động tạo hiệu quả tốt. Còn như cứ học lỏm sơ sơ, không nghiên cứu kỷ, thì đầu đạn của người ta là 100%; còn đầu đạn của mình cũng tốn kém như ai mà chỉ thu hoạch có 10% khả năng.
Còn nói về kỷ thuật vũ khí, thì có khi Mỹ đi nhanh hơn Nga, có lúc Nga đi nhanh hơn Mỹ.
Như bom nguyên tử Mỹ cũng đang học hỏi Nga, thí dụ:
Bom 'layer cake', nhiều lớp nguyên liệu khác nhau, không cần ép cho tới mức 'quá hạn' mà vẫn nổ được.
Bom 'brief case', là loại vũ khí nguyên tử xách tay được. Khi tình báo Mỹ đưa tin về, mấy anh Mẽo cũng hoảng hồn.
Hoặc loại hỏa tiển thủy lôi VA-111 (Shkval) thật là một kỷ thuật quá hay. Đại học MIT và USNRL Mỹ nghiên cứu theo chiều hướng đó, chế được lên tới tốc độ 5000 km/h, nhưng không điều khiển được. Hiện bây giờ củng chỉ là loại thủy lôi 'ngu'. Còn Nga đã phát triển thành vũ khí rồi.

Đại loại, trong khoa học kỷ thuật dù có đi hai ba hướng, nhưng chung quy vẫn nằm chung một căn bảng. Có anh phát triển trước, có anh phát triển sau. Nhưng trên lý thuyết vật lý và nguyên tử thì Nga và Mỹ cũng xài chung một hệ thống mà thôi.

Tết đến chúc các bác một năm mới An Khang Thịnh Vượng.
Đồng thời xin các thủ trưởng xét đơn "xin lên chức" của em, lon lá có sao cho oai. Đi dạo chợ Tết cũng ra phết.