Dùng neutron bắn vào hạt nhân \({92^{235}}U\) gây ra phản ứng: \({0^1}n + {92^{235}}U \to {60^{143}}Nd + {40^{90}}La + k{0^1}n + 8_{ - 1}^0e\). Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng bằng 200 Me

22/28

Dùng neutron bắn vào hạt nhân \({92^{235}}U\) gây ra phản ứng:

\({0^1}n + {92^{235}}U \to {60^{143}}Nd + {40^{90}}La + k{0^1}n + 8_{ - 1}^0e\). Biết năng lượng tỏa ra của phản ứng bằng 200 MeV. Xét tính đúng/sai trong các nhận định sau:

Ở phản ứng trên, tổng số proton được bảo toàn.

ĐúngSai

Trong phản ứng trên giá trị \(k = 3\).

ĐúngSai

Phản ứng trên là phản ứng phân hạch.

ĐúngSai

Một tàu phá băng chạy bằng năng lượng hạt nhân, được trang bị các lò phản ứng hạt nhân có tổng công suất phát điện bằng 120 MW. Cho khối lượng của 1 mol nguyên tử \({92^{235}}U\) bằng 235 g. Nếu các lò phản ứng hạt nhân trên tàu sử dụng nhiên liệu \({92^{235}}U\) với cơ chế phản ứng như trên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng hạt nhân thành điện năng bằng 30% thì khối lượng \(_{92}^{235}U\) cần dùng để tàu hoạt động với công suất điện 120 MW trong 24 giờ liên tục bằng 360 g.

ĐúngSai

Giải thích

Phản ứng:

\({0^1}n + {92^{235}}U \to {60^{143}}Nd + {40^{90}}La + k{0^1}n + 8 - {1^0}e\).

a) Đúng.

Hiểu theo bảo toàn điện tích hay bảo toàn số Z:

Vế trái: \(0 + 92 = 92\).

Vế phải: \(60 + 40 + 0 - 8 = 92\).

Vậy số Z được bảo toàn.

b) Đúng.

Áp dụng bảo toàn số khối:

\(1 + 235 = 143 + 90 + k\)

\( \Rightarrow 236 = 233 + k\)

\( \Rightarrow k = 3\).

c) Đúng.

Hạt nhân nặng \(_{92}^{235}U\) hấp thụ neutron rồi vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn, đồng thời phát ra neutron. Đây là phản ứng phân hạch.

d) Sai.

Điện năng tàu cần trong 24 giờ: \(A = Pt = {120.10^6}.24.3600 = 1,{0368.10^{13}}\;J\).

Hiệu suất chuyển đổi là 30%, nên năng lượng hạt nhân cần cung cấp: \(E = \frac{A}{{0,3}} = 3,{456.10^{13}}\;J\).

Mỗi phản ứng tỏa năng lượng: \(200\;MeV = 200.1,{6.10^{ - 13}} = 3,{2.10^{ - 11}}\;J\).

Số hạt \(_{92}^{235}U\) cần phân hạch: \(N = \frac{{3,{{456.10}^{13}}}}{{3,{{2.10}^{ - 11}}}} = 1,{08.10^{24}}\) hạt.

Số mol \(_{92}^{235}U\) cần dùng: \(n = \frac{{1,{{08.10}^{24}}}}{{6,{{02.10}^{23}}}} \approx 1,794\;mol\).

Khối lượng cần dùng: \(m = n.M = 1,794.235 \approx 421,6\;g\).

Không phải 360 g.