Hạt nhân 92 235 U hấp thụ một neutron nhiệt rồi vỡ ra thành hai hạt nhân 56 141 Ba và 36 93 Kr kèm theo giải phóng một số hạt neutron mới

21/28

Hạt nhân \(\;_{92}^{235}{\rm{U}}\) hấp thụ một neutron nhiệt rồi vỡ ra thành hai hạt nhân \(\;_{56}^{141}{\rm{Ba}}\) và \(\;_{36}^{93}{\rm{Kr}}\) kèm theo giải phóng một số hạt neutron mới. Biết rằng tổng khối lượng các hạt trước phản ứng lớn hơn tổng khối lượng các hạt sau phản ứng là \(0,2147{\rm{amu}}\). Biết \(1{\rm{amu}} = 931,5{\rm{MeV}}/{{\rm{c}}^2}\).

Quá trình này giải phóng kèm theo 3 hạt neutron mới.

ĐúngSai

Phản ứng phân hạch là nguồn gốc năng lượng của các ngôi sao.

ĐúngSai

Năng lượng tỏa ra sau phản ứng (làm tròn đến phần nguyên) là 200 MeV.

ĐúngSai

Phản ứng trên được sử dụng trong một nhà máy điện hạt nhân có công suất phát điện 1000 MW, hiệu suất chuyển đổi năng lượng hạt nhân thành điện năng bằng \(30{\rm{\% }}\) thì trong một năm (365 ngày), khối lượng U235 tiêu thụ vào khoảng 1250 kg. (Cho biết khối lượng mol của U235 là \(235{\rm{\;g}}/{\rm{mol}}\) )

ĐúngSai

Giải thích

a) Phương trình phản ứng: \(\;_0^1{\rm{n}} + \;_{92}^{235}{\rm{U}} \to \;_{56}^{141}{\rm{Ba}} + \;_{36}^{93}{\rm{Kr}} + k.\;_0^1{\rm{n}}\)

Áp dụng định luật bảo toàn số khối: \(1 + 235 = 141 + 93 + k.1 \Rightarrow 236 = 234 + k \Rightarrow k = 2\).

Vậy phản ứng sinh ra 2 hạt neutron mới, không phải 3 ⇒ Sai.

b) Nguồn gốc năng lượng của các ngôi sao là do các phản ứng nhiệt hạch (tổng hợp các hạt nhân nhẹ thành hạt nhân nặng hơn), không phải phản ứng phân hạch ⇒ Sai.

c) Năng lượng tỏa ra của một phản ứng phân hạch là:

\({\rm{\Delta }}E = {\rm{\Delta }}m.{c^2} = 0,2147.931,5 \approx 199,99{\rm{MeV}} \approx 200{\rm{MeV}}\)

⇒ Đúng.

d) Điện năng nhà máy phát ra trong 1 năm (365 ngày) là:

\(A = P.t = {1000.10^6}.\left( {365.24.3600} \right) = 3,{1536.10^{16}}{\rm{\;J}}\)

Năng lượng nhiệt từ phản ứng phân hạch cần cung cấp (năng lượng toàn phần) là:

\(W = \frac{A}{H} = \frac{{3,{{1536.10}^{16}}}}{{0,3}} = 1,{0512.10^{17}}{\rm{\;J}}\)

Năng lượng tỏa ra của 1 phân hạch: \({\rm{\Delta }}E = 200{\rm{MeV}} = {200.10^6}.1,{6.10^{ - 19}}{\rm{\;J}} = 3,{2.10^{ - 11}}{\rm{\;J}}\).

Số hạt nhân U235 cần dùng (chính là số phân hạch):

\(N = \frac{W}{{{\rm{\Delta }}E}} = \frac{{1,{{0512.10}^{17}}}}{{3,{{2.10}^{ - 11}}}} = 3,{285.10^{27}}\) hạt

Khối lượng U235 tiêu thụ là:

\(m = \frac{N}{{{N_A}}}.M = \frac{{3,{{285.10}^{27}}}}{{6,{{02.10}^{23}}}}.235 \approx 1282350{\rm{\;g}} \approx 1282,35{\rm{\;kg}}\)

Phát biểu d ⇒ Sai.