Một nhà máy điện hạt nhân có công suất 1200 MW và hiệu suất

22/28

Một nhà máy điện hạt nhân có công suất 1200 MW và hiệu suất \(25\% \), vận hành với nhiên liệu là đồng vị Uranium \(235\left( {^{235}{\rm{U}}} \right)\). Cho biết năng lượng trung bình tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân \(^{235}{\rm{U}}\) là 200 MeV . Người ta khởi động lò phản ứng hạt nhân và điều chỉnh hệ số nhân neutron \({\rm{k}} > 1\), khi đạt đến giá trị công suất tỏa nhiệt mong muốn thì điều chinh các thanh điều khiển trong lò phản ứng để giữ hệ số \({\rm{k}} = 1\) và tạo ra phản ứng dây chuyền tự duy trì. Biết khối lượng mol của \(^{235}{\rm{U}}\) là \(235\;{\rm{g}}/{\rm{mol}}\).

Phản ứng phân hạch diễn ra trong lò là phản ứng phân hạch dây chuyền có điều khiển.

ĐúngSai

Chỉ có \(25\% \) nhiệt lượng tỏa ra từ lò phản ứng được chuyển hóa thành điện năng.

ĐúngSai

Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng khi phân hạch hết \(1\;{\rm{k}}{{\rm{g}}^{235}}{\rm{U}}\) nguyên chất xấp xỉ \(5,{1.10^{26}}{\rm{MeV}}\).

ĐúngSai

Trong thực tế không có \(^{235}{\rm{U}}\) nguyên chất mà nhiên liệu này chỉ được làm giàu đến khoảng \(20\% \). Để vận hành lò phản ứng này liên tục trong 30 ngày thì cần cung cấp một lượng nhiên liệu \(^{235}{\rm{U}}(20\% )\) khoảng 190 kg .

ĐúngSai

Giải thích

a) Đúng

\(H = 25\% \Rightarrow \)b) Đúng

\(n = \frac{m}{M} = \frac{{1000}}{{235}} = \frac{{200}}{{47}}\;{\rm{mol}}\)

\(N = n{N_A} = \frac{{200}}{{47}} \cdot 6,02 \cdot {10^{23}} \approx 2,562 \cdot {10^{24}}\)

\(Q = N\Delta E = 2,562 \cdot {10^{24}} \cdot 200 \approx 5,12 \cdot {10^{26}}{\rm{MeV}} \Rightarrow \)c) Đúng

\(A = Pt = 1200 \cdot {10^6} \cdot 30 \cdot 24 \cdot 60 \cdot 60 = 3,1104 \cdot {10^{15}}\;{\rm{J}} = 1,944 \cdot {10^{28}}{\rm{MeV}}\)

\({m_U} = \frac{A}{{HQ}} = \frac{{1,944 \cdot {{10}^{28}}}}{{0,25 \cdot 5,12 \cdot {{10}^{26}}}} = 151,875\;{\rm{kg}}\)

\({m_{nl}} = \frac{{{m_U}}}{{0,2}} = \frac{{151,875}}{{0,2}} \approx 759\;{\rm{kg}} \Rightarrow \)d) Sai