Bài học

Ôn tập phân hạch, nhiệt hạch theo ba phần đề thi

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em vận dụng lại kiến thức về phản ứng phân hạch và nhiệt hạch dưới đúng ba dạng câu hỏi của đề thi tốt nghiệp THPT 2025, đặc biệt chú ý kỹ năng đổi đơn vị (MeV sang Jun, u sang kilôgam) trước khi thay số ở dạng trả lời ngắn.

Kiến thức nền cần nhớ

Hai bài trước em đã học phản ứng phân hạch (bảo toàn A, Z, hệ số nhân neutron k) và phản ứng nhiệt hạch (điều kiện nhiệt độ cực cao, năng lượng toả ra từ độ hụt khối) — same-grade bridge, gộp lại Chương 3 và Chương 4. Bài trước đã luyện ba dạng câu hỏi của đề thi cho phóng xạ và độ phóng xạ; bài này luyện đúng ba dạng đó cho phân hạch và nhiệt hạch.

Khởi động

Một bài trả lời ngắn cho 200 MeV — con số quen thuộc của mỗi lần phân hạch urani — nhưng yêu cầu đổi ra đơn vị Jun. Nếu quên nhân với hệ số đổi $1{,}6\times10^{-13}$ J/MeV, kết quả sẽ sai lệch tới 13 bậc độ lớn. Em còn nhớ chính xác hệ số đổi đơn vị này không?

Kiến thức trọng tâm

Nhắc lại nhanh ba phần của đề thi: Phần I trắc nghiệm 4 lựa chọn (chấm trọn/không điểm), Phần II đúng/sai từng ý (chấm theo số ý đúng: 0,1/0,25/0,5/1 điểm), Phần III trả lời ngắn (tự tính, không có phương án đối chiếu, làm tròn theo yêu cầu). Với chủ đề phân hạch và nhiệt hạch, điểm khác biệt lớn nhất so với chủ đề phóng xạ là các bài toán thường đòi hỏi ĐỔI ĐƠN VỊ trước khi tính: đổi MeV sang Jun khi tính năng lượng theo hệ SI ( $1$ MeV $=1{,}6\times10^{-13}$ J), đổi u sang kilôgam khi tính khối lượng ( $1$ u $\approx1{,}6605\times10^{-27}$ kg), và đổi số hạt nhân sang khối lượng khi so sánh năng lượng trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu.

Quy trình chuẩn cho một bài trả lời ngắn có đổi đơn vị luôn gồm bốn bước theo đúng thứ tự: đọc kỹ đề để xác định chính xác đại lượng cần tìm và đơn vị đề yêu cầu; đổi TẤT CẢ các đại lượng đã cho về cùng một hệ đơn vị nhất quán (thường là SI, hoặc giữ nguyên MeV nếu đề chỉ hỏi bằng MeV); thay số và tính toán; và cuối cùng kiểm tra lại bậc độ lớn của kết quả có hợp lý hay không trước khi làm tròn theo đúng yêu cầu của đề. Bỏ qua bước đổi đơn vị, hoặc đổi thiếu một trong nhiều đại lượng, là nguyên nhân sai số phổ biến nhất ở dạng bài này, nhiều hơn hẳn so với sai công thức vật lí.

Về nội dung, Phần II của chủ đề phân hạch–nhiệt hạch thường trộn các phát biểu đúng và sai về bản chất hai loại phản ứng: ví dụ, phát biểu "nhiệt hạch toả nhiều năng lượng hơn phân hạch tính trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu" là đúng (đã tính ở bài trước, gấp khoảng 4 lần); nhưng phát biểu "nhiệt hạch dễ xảy ra ở nhiệt độ phòng hơn phân hạch" là sai, vì nhiệt hạch cần nhiệt độ cực cao để thắng lực đẩy Coulomb, trong khi phân hạch chỉ cần một neutron chậm bắn vào là đủ.

Một điểm nữa hay bị nhầm là quan hệ giữa hai loại phản ứng và độ an toàn bức xạ. Sản phẩm phân hạch (các mảnh phân hạch như bari, krypton) thường vẫn còn phóng xạ trong một thời gian dài sau phản ứng, cần được xử lý và lưu trữ cẩn thận. Sản phẩm nhiệt hạch D-T (heli và neutron) không tự mang tính phóng xạ như vậy, dù neutron sinh ra có thể kích hoạt phóng xạ ở vật liệu xung quanh lò phản ứng. Đây là một trong những lí do nhiệt hạch được kỳ vọng là nguồn năng lượng sạch hơn phân hạch về lâu dài, dù công nghệ hiện tại vẫn chưa đạt được điều đó ở quy mô thương mại. Khi gặp một ý Phần II so sánh hai loại phản ứng, em nên kiểm tra riêng từng vế của câu — bản chất phản ứng, điều kiện xảy ra, sản phẩm sinh ra, và năng lượng toả ra — vì đề thường ghép đúng một vế với sai một vế để kiểm tra hiểu biết chi tiết, chứ không chỉ hiểu chung chung.

Nhắc lại nhanh ba phần của đề thi: **Phần I** trắc nghiệm 4 lựa chọn (chấm trọn/không điểm), **Phần II** đúng/sai từng ý (chấm theo số ý đúng: 0,1/0,25/0,5/1 điểm), **Phần III** trả lời ngắn (tự tính, không có phương án đối chiếu, làm tròn theo yêu cầu). Với chủ đề phân hạch và nhiệt hạch, điểm khác biệt lớn nhất so với chủ đề phóng xạ là các bài toán thường đòi hỏi ĐỔI ĐƠN VỊ trước khi tính: đổi MeV sang Jun khi tính năng lượng theo hệ SI ($1$ MeV $=1{,}6\times10^{-13}$ J), đổi u sang kilôgam khi tính khối lượng ($1$ u $\approx1{,}6605\times10^{-27}$ kg), và đổi số hạt nhân sang khối lượng khi so sánh năng lượng trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu. Quy trình chuẩn cho một bài trả lời ngắn có đổi đơn vị luôn gồm bốn bước theo đúng thứ tự: đọc kỹ đề để xác định chính xác đại lượng cần tìm và đơn vị đề yêu cầu; đổi TẤT CẢ các đại lượng đã cho về cùng một hệ đơn vị nhất quán (thường là SI, hoặc giữ nguyên MeV nếu đề chỉ hỏi bằng MeV); thay số và tính toán; và cuối cùng kiểm tra lại bậc độ lớn của kết quả có hợp lý hay không trước khi làm tròn theo đúng yêu cầu của đề. Bỏ qua bước đổi đơn vị, hoặc đổi thiếu một trong nhiều đại lượng, là nguyên nhân sai số phổ biến nhất ở dạng bài này, nhiều hơn hẳn so với sai công thức vật lí. Về nội dung, Phần II của chủ đề phân hạch–nhiệt hạch thường trộn các phát biểu đúng và sai về bản chất hai loại phản ứng: ví dụ, phát biểu "nhiệt hạch toả nhiều năng lượng hơn phân hạch tính trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu" là đúng (đã tính ở bài trước, gấp khoảng 4 lần); nhưng phát biểu "nhiệt hạch dễ xảy ra ở nhiệt độ phòng hơn phân hạch" là sai, vì nhiệt hạch cần nhiệt độ cực cao để thắng lực đẩy Coulomb, trong khi phân hạch chỉ cần một neutron chậm bắn vào là đủ. Một điểm nữa hay bị nhầm là quan hệ giữa hai loại phản ứng và độ an toàn bức xạ. Sản phẩm phân hạch (các mảnh phân hạch như bari, krypton) thường vẫn còn phóng xạ trong một thời gian dài sau phản ứng, cần được xử lý và lưu trữ cẩn thận. Sản phẩm nhiệt hạch D-T (heli và neutron) không tự mang tính phóng xạ như vậy, dù neutron sinh ra có thể kích hoạt phóng xạ ở vật liệu xung quanh lò phản ứng. Đây là một trong những lí do nhiệt hạch được kỳ vọng là nguồn năng lượng sạch hơn phân hạch về lâu dài, dù công nghệ hiện tại vẫn chưa đạt được điều đó ở quy mô thương mại. Khi gặp một ý Phần II so sánh hai loại phản ứng, em nên kiểm tra riêng từng vế của câu — bản chất phản ứng, điều kiện xảy ra, sản phẩm sinh ra, và năng lượng toả ra — vì đề thường ghép đúng một vế với sai một vế để kiểm tra hiểu biết chi tiết, chứ không chỉ hiểu chung chung.

Bước đổi đơn vị (MeV↔J, u↔kg) là bước dễ bị bỏ sót nhất và cũng là nguồn sai số phổ biến nhất ở dạng bài này.

Ví dụ

Luyện dạng trắc nghiệm nhiều lựa chọn (Phần I)

1
Phản ứng nào sau đây là phản ứng nhiệt hạch?
2
¹₀n + ²³⁵₉₂U → ¹⁴¹₅₆Ba + ⁹²₃₆Kr + 3¹₀n là phân hạch (hạt nhân nặng vỡ ra); ²²⁶₈₈Ra → ²²²₈₆Rn + ⁴₂He là phóng xạ α — cả hai đều không phải nhiệt hạch.
3
²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n là hai hạt nhân nhẹ (đơteri, triti) kết hợp thành hạt nhân nặng hơn — đúng bản chất nhiệt hạch.
4
Vậy đáp án đúng là phương án nêu phản ứng ²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n. Dạng Phần I chỉ cần nhận diện đúng bản chất phản ứng, không đòi hỏi tính toán.

Ví dụ

Luyện dạng đúng/sai từng ý (Phần II)

1
Xét các phát biểu sau về phân hạch và nhiệt hạch: (a) Nhiệt hạch toả nhiều năng lượng hơn phân hạch tính trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu. (b) Nhiệt hạch dễ xảy ra ở nhiệt độ phòng hơn phân hạch. (c) Trong phân hạch, tổng số khối và tổng điện tích của hệ được bảo toàn. (d) Phản ứng dây chuyền phân hạch luôn luôn mất kiểm soát, dẫn tới nổ. Đánh giá từng ý là đúng hay sai.
Xét các phát biểu sau về phân hạch và nhiệt hạch: (a) Nhiệt hạch toả nhiều năng lượng hơn phân hạch tính trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu. (b) Nhiệt hạch dễ xảy ra ở nhiệt độ phòng hơn phân hạch. (c) Trong phân hạch, tổng số khối và tổng điện tích của hệ được bảo toàn. (d) Phản ứng dây chuyền phân hạch luôn luôn mất kiểm soát, dẫn tới nổ. Đánh giá từng ý là đúng hay sai.
2
Nhiệt hạch D-T toả khoảng $3{,}4\times10^{14}$ J/kg, lớn hơn khoảng 4 lần mức $8{,}2\times10^{13}$ J/kg của phân hạch U-235 — ý (a) ĐÚNG. Nhiệt hạch cần nhiệt độ cực cao để thắng lực đẩy Coulomb, không thể xảy ra ở nhiệt độ phòng — ý (b) SAI.
Nhiệt hạch D-T toả khoảng $3{,}4\times10^{14}$ J/kg, lớn hơn khoảng 4 lần mức $8{,}2\times10^{13}$ J/kg của phân hạch U-235 — ý (a) ĐÚNG. Nhiệt hạch cần nhiệt độ cực cao để thắng lực đẩy Coulomb, không thể xảy ra ở nhiệt độ phòng — ý (b) SAI.
3
Mọi phản ứng hạt nhân, kể cả phân hạch, đều phải thoả hai định luật bảo toàn số khối và điện tích — ý (c) ĐÚNG.
4
Với hệ số nhân neutron k được giữ đúng bằng 1 bằng thanh điều khiển, phản ứng dây chuyền hoàn toàn có thể duy trì ổn định và an toàn trong lò phản ứng, không nhất thiết mất kiểm soát — ý (d) SAI.
5
Vậy trong 4 ý, có đúng 2 ý đúng là (a) và (c).

Ví dụ

Luyện dạng trả lời ngắn — đổi đơn vị (Phần III)

1
Một phản ứng nhiệt hạch đơteri–triti giải phóng 17,6 MeV. Tính năng lượng đó theo đơn vị Jun (làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa).
2
$1$ MeV $=1{,}6\times10^{-13}$ J.
$1$ MeV $=1{,}6\times10^{-13}$ J.
3
$E=17{,}6\times1{,}6\times10^{-13}=2{,}816\times10^{-12}$ J.
$E=17{,}6\times1{,}6\times10^{-13}=2{,}816\times10^{-12}$ J.
4
Kết quả ở bậc $10^{-12}$ J là hợp lý cho năng lượng một phản ứng hạt nhân đơn lẻ (so với năng lượng vĩ mô cỡ Jun). Làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa, đáp số điền vào ô trả lời ngắn là $2{,}82\times10^{-12}$ J.
Kết quả ở bậc $10^{-12}$ J là hợp lý cho năng lượng một phản ứng hạt nhân đơn lẻ (so với năng lượng vĩ mô cỡ Jun). Làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa, đáp số điền vào ô trả lời ngắn là $2{,}82\times10^{-12}$ J.

Sai lầm thường gặp

Lỗi phổ biến nhất ở dạng trả lời ngắn của chủ đề này là quên nhân hoặc nhân sai hệ số đổi đơn vị MeV sang Jun (hoặc u sang kg), khiến bậc độ lớn của đáp số sai hàng chục lần dù toàn bộ suy luận vật lí đều đúng. Ở dạng đúng/sai, cần cẩn thận với các phát biểu "luôn luôn" hoặc "chắc chắn" — như "phản ứng dây chuyền luôn luôn mất kiểm soát" — vì đây thường là dấu hiệu của một phát biểu sai, bỏ qua trường hợp có kiểm soát.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Khi bài toán phân hạch/nhiệt hạch có đổi đơn vị, luôn làm theo bốn bước: xác định đại lượng cần tìm → đổi tất cả về cùng đơn vị (MeV↔J, u↔kg) → thay số tính toán → kiểm tra bậc độ lớn và làm tròn đúng yêu cầu đề. Cảnh giác với các phát biểu "luôn luôn" ở dạng đúng/sai — đó thường là dấu hiệu của một ý sai.

Khoá học kết thúc ở đây với đầy đủ bốn nội dung: các tia phóng xạ và phương trình phóng xạ, định luật phóng xạ, độ phóng xạ và ứng dụng, phản ứng phân hạch và nhiệt hạch — cả bốn đều đã được luyện dưới đúng cấu trúc ba phần của đề thi tốt nghiệp THPT 2025.