Một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu uranium
22/28
Một nhà máy điện hạt nhân dùng nhiên liệu uranium \(_{92}^{235}U\). Biết công suất phát điện là 550 MW và hiệu suất chuyển hóa năng lượng hạt nhân thành điện năng là \(20\% \). Cho rằng một hạt nhân uranium \(_{92}^{235}U\) phân hạch thì tỏa ra năng lượng là \(3,2 \cdot {10^{ - 11}}\;{\rm{J}}\). Cho biết khối lượng mol của \(_{92}^{235}U\) là \(235\;{\rm{g}}/{\rm{mol}}\).
Loại phản ứng hạt nhân được khai thác bên trong các nhà máy điện hạt nhân ngày nay là phản úng phân hạch.
Năng lượng 1 gam \(_{92}^{235}U\) phân hạch tỏa ra là \(5,{1.10^{23}}{\rm{MeV}}\).
Năng lượng điện nhà máy cung cấp trong 1 giờ là \(1,89 \cdot {10^{12}}\;{\rm{J}}\).
Nếu nhà máy hoạt động liên tục thì lượng Uranium \(_{92}^{235}U\) mà nhà máy cần dùng trong 365 ngày gần bằng 962 kg .
a) Đúng
\(n = \frac{m}{M} = \frac{1}{{235}}\;{\rm{mol}}\)
\(N = n{N_A} = \frac{1}{{235}} \cdot 6,02 \cdot {10^{23}} \approx 2,562 \cdot {10^{21}}\)
\(Q = N\Delta E = 2,562 \cdot {10^{21}} \cdot 3,2 \cdot {10^{ - 11}} \approx 8,2 \cdot {10^{10}}\;{\rm{J}} \approx 5,12 \cdot {10^{23}}{\rm{MeV}} \Rightarrow \) b) Đúng
Trong 1 giờ \(A = Pt = 550 \cdot {10^6}.60 \cdot 60 = 1,98 \cdot {10^{12}}J \Rightarrow \) c) Sai
Trong 365 ngày thì \({A_d} = A \cdot 365 \cdot 24 = 1,98 \cdot {10^{12}} \cdot 365 \cdot 24 = 1,73448 \cdot {10^{16}}J\)
\({Q_d} = \frac{{{A_d}}}{H} = \frac{{1,73448 \cdot {{10}^{16}}}}{{0,2}} = 8,6724 \cdot {10^{16}}\;{\rm{J}}\)
\(m = \frac{{{Q_d}}}{Q} = \frac{{8,6724 \cdot {{10}^{16}}}}{{8,2 \cdot {{10}^{10}}}} \approx 1058 \cdot {10^3}\;{\rm{g}} = 1058\;{\rm{kg}} \Rightarrow \)d) Sai