Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng uranium 92 235 U . Mỗi phản ứng phân hạch giải phóng năng lượng trung bình 200 MeV

21/35

Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng uranium \(_{92}^{235}U\). Mỗi phản ứng phân hạch giải phóng năng lượng trung bình \(200{\rm{\;MeV}}\), nhưng chỉ có \(35\% \) năng lượng được chuyển hóa thành điện năng hữu ích. Biết nhà máy cần cung cấp \(7,0 \times {10^{15}}{\rm{\;J}}\) điện năng trong một ngày và khối lượng mỗi hạt nhân \(^{235}U\) là \(3,9 \times {10^{ - 25}}{\rm{\;kg}}\). Xét các phát biểu sau:

Năng lượng thực tế mà phản ứng hạt nhân phải cung cấp lớn hơn \(7,0 \times {10^{15}}{\rm{\;J}}\).

ĐúngSai

Số phản ứng phân hạch cần thực hiện xấp xỉ \(6,25 \times {10^{26}}\) phản ứng.

ĐúngSai

Khối lượng uranium cần dùng xấp xỉ \(244{\rm{\;kg}}\).

ĐúngSai

Nếu hiệu suất chuyển hóa năng lượng tăng lên thì khối lượng uranium cần dùng tăng lên.

ĐúngSai

Giải thích

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.

Lời giải chi tiết:

a) Đúng. Do hiệu suất của nhà máy chỉ đạt \(35\% \), năng lượng điện thu được chỉ bằng \(35\% \) năng lượng do phản ứng tạo ra.

Năng lượng phản ứng cần cung cấp: \(E = \frac{{7,0 \times {{10}^{15}}}}{{0,35}} = 2,0 \times {10^{16}}{\rm{\;J}}\).

b) Đúng. Năng lượng mỗi phản ứng: \({E_1} = 200 \times 1,6 \times {10^{ - 13}} = 3,2 \times {10^{ - 11}}{\rm{\;J}}\).

Số phản ứng: \(N = \frac{{2,0 \times {{10}^{16}}}}{{3,2 \times {{10}^{ - 11}}}} \approx 6,25 \times {10^{26}}\).

c) Đúng. Khối lượng uranium: \(m = N.{m_U} = 6,25 \times {10^{26}} \times 3,9 \times {10^{ - 25}} \approx 244{\rm{\;kg}}\).

d) Sai. Khi hiệu suất tăng, cùng một lượng điện năng cần tạo ra sẽ cần ít năng lượng phản ứng hơn, do đó khối lượng uranium cần dùng giảm.