Một nhà máy điện hạt nhân có công suất phát điện 1920 MW, dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân 235U với hiệu suất 30%. Trung bình mỗi hạt 235U phân hạch tỏa ra năng lượng 3,2.10-11 J. Nhiên liệu dùng làm hợp kim chứa 235U đã làm giàu 36%. Hỏi trong 365 ngày hoạt động, nhà máy tiêu thụ một khối lượng nhiên liệu là bao nhiêu? Coi NA = 6,02.1023
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Năng lượng nhà máy sử dụng trong một ngày: \(W=P.t=1920.10^6.86400=1,6588.10^{14}J\)
+ Do hiệu suất của phản ứng là 30% nên năng lượng của mỗi phân hạch cung cấp là:
\(ΔW=3,2.10^{−11}.30\%=9,6.10^{−12}J\)
+ Số phân hạch cần xảy ra để có năng lượng W là:
\( N = \frac{{\rm{W}}}{{\Delta {\rm{W}}}} = \frac{{{\rm{1}}{\rm{,6588}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{14}}}}{{{\rm{9}}{\rm{,6}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{ - 12}}}} = {\rm{1}}{\rm{,73}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{25}}\)
+ Cứ một phân hạch cần 1 hạt U235
=> số hạt U235 dùng trong 1 ngày là: \(N_U=N=1,73.10^{25}\) hạt
+ Khối lượng U cần dùng trong 1 ngày:
\( {N_U} = \frac{{{m_U}}}{A}{N_A} \to {m_U} = \frac{{{N_U}A}}{{{N_A}}} = \frac{{{{1,73.10}^{25}}.235}}{{{\rm{6}}{\rm{,02}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{23}}}} = 6745,19g\)
+ Nhiên liệu dùng trong lò là U làm giàu đến 36%
+ Khối lượng nhiên liệu cần dùng trong 1 ngày:
\( {m_{nl}} = \frac{{{m_U}}}{{36\% }} = \frac{{6745,19}}{{36\% }} = 18736,6g = 18,737kg\)
+ Khối lượng nhiên liệu cần dùng trong 365 ngày là:
\(18,737.365=6839,005kg=6,839 \) tấn