ККД атомної електростанції електричною потужністю 2000 МВт дорівнює 30 %. Під час поділу одного ядра Урану-235 виділяється 3,2 • 10–11Дж енергії. Визначте в грамах масу ядерного палива (Урану-235), яке витрачає ядерний реактор за годину. Відповідь округліть до цілих.
Ответы
ККД атомної електростанції дорівнює 30%, тому від загальної енергії, що виділяється від реакції, 70% втрачається на тепло. Значить, електрична потужність, що виробляється станцією, дорівнює:
2000 МВт * 0.3 = 600 МВт
Щоб визначити масу ядерного палива, яке витрачається за годину, необхідно розрахувати, скільки енергії виділяється від спалення одного граму палива:
1 ядро Урану-235 виділяє 3,2 • 10^-11 Дж енергії
Молярна маса Урану-235 дорівнює 235 г/моль, тому щоб розрахувати енергію, що виділяється від спалення одного граму палива, потрібно поділити енергію, що виділяється від одного ядра, на кількість ядер у 1 грамі:
3,2 • 10^-11 Дж / (235 г/моль * 6.02 • 10^23 ядер/моль) ≈ 7.58 • 10^12 Дж/ядер
Тому, енергія, що виділяється від спалення одного граму палива, дорівнює:
7.58 • 10^12 Дж/ядер * (1 г/235 ядер) ≈ 3.22 • 10^10 Дж/г
Отже, маса ядерного палива, яке витрачає ядерний реактор за годину, дорівнює:
(600 МВт * 3.6 • 10^9 с/год) / (3.22 • 10^10 Дж/г) ≈ 6.7 г
Отже, маса ядерного палива, яке витрачає ядерний реактор за годину, становить близько 7 грамів.