Một nhà máy điện hạt nhân có sơ đồ nguyên lí như hình vẽ bên dưới.Trong lò phản ứng hạt nhân sử dụng 235 U làm nhiên liệu theo phương trình phản ứng
28/28
Một nhà máy điện hạt nhân có sơ đồ nguyên lí như hình vẽ bên dưới.
Trong lò phản ứng hạt nhân sử dụng \({}^{235}U\) làm nhiên liệu theo phương trình phản ứng:
\(^{235}U + n{ \to ^{141}}Ba{ + ^{92}}Kr + 3n\)
Cho khối lượng các hạt nhân \(^{235}U\); \(^{141}Ba\); \(^{92}Kr\); n lần lượt là 235,0409 amu; 140,9141 amu;
91,9250 amu và 1,0086 amu, 1amu = \(\frac{{931,5MeV}}{{{c^2}}}\). Cứ 1000 J năng lượng phân hạch được tạo ra sẽ trải qua những biến đổi như thể hiện trong hình trên, cuối cùng thu được 323 J năng lượng điện. Công suất điện đầu ra của nhà máy này là 1066 MW.
Công suất của lò phản ứng tạo ra là 4300 MW.
Năng lượng tỏa ra của một phản ứng phân hạch \(^{{\rm{235}}}{\rm{U}}\) khoảng 15,4 MeV.
Số nguyên tử uranium phân hạch trong 1s là \(1,{1.10^{20}}.\)
Tua bin được làm mát bằng cách tuần hoàn nước qua nó với tốc độ 48 m3/s. Cho nhiệt dung riêng của nước là \(42{\rm{00 J/kg}}{\rm{.K}}{\rm{.}}\) Độ tăng nhiệt độ của nước làm mát khoảng 8 \({}^0C.\)
a) Khi lò phản ứng tạo ra 1000J thì có 323 J năng lượng điện được tạo ra. Do đó công suất điện chiếm 32,3% công suất của lò phản ứng. Do công suất điện là 1066 MW nên công suất của lò phản ứng là 3300 MW.
Chọn SAI.
b) Năng lượng toả ra của 1 phân hạch là
\(E = \left( {{m_U} + {m_n} - {m_{Ba}} - {m_{Kr}} - 3.{m_n}} \right).{c^2} = 0,1846amu.{c^2} = 0,1846.931,5 = 171,9549MeV.\)
Chọn SAI.
c) Theo câu a, công suất của lò phản ứng là 3300 MW. Năng lượng mà lò phản ứng tạo ra trong 1 s là 3300 MJ. Mỗi phân hạch tạo ra năng lượng 171,9549MeV=2,7513.10-11J. Từ đó suy ra số nguyên tử uranium bị phân hạch trong 1 s là
\(N = \frac{{{{3300.10}^6}}}{{2,{{75123.10}^{ - 11}}}} = 1,{199.10^{20}} \approx 1,{2.10^{20}}.\)
Chọn SAI.
d) Để làm mát, năng lượng tua-bin toả ra chiếm 49% năng lượng của lò phản ứng (theo sơ đồ). Do đó, trong mỗi giây, năng lượng nhiệt toả ra là Q = 3300 MJ.0,49 = 1617 MJ. Năng lượng này được nước hấp thụ để tăng nhiệt độ. Khối lượng nước đi qua trong mỗi giây là 48000 kg.
Ta có độ tăng nhiệt độ của nước là \(\Delta t = \frac{Q}{{mc}} = \frac{{{{1617.10}^6}}}{{48000.4200}} = 8,{02^0}C \approx {8^0}C.\)
Chọn ĐÚNG.