Một nhà máy điện hạt nhân có công suất 1200 MW và hiệu suất 25%,

Câu hỏi số 851535:

Vận dụng

Một nhà máy điện hạt nhân có công suất 1200 MW và hiệu suất 25%, vận hành với nhiên liệu là đồng vị Uranium 235 (${}_{}^{\text{235}}\text{U}$). Cho biết năng lượng trung bình tỏa ra khi phân hạch một hạt nhân ${}_{}^{\text{235}}\text{U}$là 200 MeV. Người ta khởi động lò phản ứng hạt nhân và điều chỉnh hệ số nhân neutron k > 1, khi đạt đến giá trị công suất tỏa nhiệt mong muốn thì điều chỉnh các thanh điều khiển trong lò phản ứng để giữ hệ số k = 1 và tạo ra phản ứng dây chuyền tự duy trì. Biết khối lượng mol của ${}_{}^{\text{235}}\text{U}$là 235 g/mol và số Avogadro N_A = 6,02.10²³ nguyên tử/mol.

Phản ứng phân hạch diễn ra trong lò là phản ứng phân hạch dây chuyển có điều khiển.

B. Chỉ có 25% nhiệt lượng tỏa ra từ lò phản ứng được chuyển hóa thành điện năng.

C. Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng khi phân hạch hết 1 kg ${}_{}^{\text{235}}\text{U}$nguyên chất xấp xỉ 5,123.10²⁶ MeV.

D. Trong thực tế không có ${}_{}^{\text{235}}\text{U}$nguyên chất mà nhiên liệu này chỉ được làm giàu đến khoảng 20%. Để vận hành lò phản ứng này liên tục trong 30 ngày thì cần cung cấp một lượng nhiên liệu ${}_{}^{\text{235}}\text{U}$(20%) khoảng 190 kg.

Đáp án đúng là: A; B; C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:851535

Phương pháp giải

- Lý thuyết về phản ứng phân hạch dây chuyền.

- Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng khi phân hạch hết 1 kg ²³⁵U nguyên chất:

$E = N.\Delta E = \dfrac{m}{M}.N_{A}.\Delta E$

- Điện năng sản ra trong thời gian t: $A = P.t.$

- Hiệu suất: $H = \dfrac{A}{Q}.$

Giải chi tiết

a) Vì lò giữ hệ số $k = 1$ nên phản ứng phân hạch diễn ra trong lò là phản ứng phân hạch dây chuyền có điều khiển.

⟶ a đúng.

b) Hiệu suất của lò là 25% nghĩa là chỉ có 25% nhiệt lượng tỏa ra từ lò phản ứng được chuyển hóa thành điện năng.

⟶ b đúng.

c) Năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng khi phân hạch hết 1 kg ²³⁵U nguyên chất xấp xỉ$\begin{array}{l} {E = N.\Delta E = \dfrac{m}{M}.N_{A}.\Delta E} \\ \left. \Rightarrow E = \dfrac{1000}{235}.6,02.10^{23}.200 \approx 5,123.10^{26}\left( {MeV} \right) \right. \end{array}$

⟶ c đúng.

d) Điện năng mà nhà máy điện sản xuất trong 30 ngày:

$A = P.t = 1200.10^{6}.30.24.60.60 = 3,1104.10^{15}(J)$

Vì hiệu suất là 25% nên năng lượng tỏa ra của lò phản ứng hạt nhân trong 30 ngày là:

$Q = \dfrac{A}{H} = \dfrac{3,1104.10^{15}}{0,25} = 1,24416.10^{16}(J)$

Mà $Q = N.\Delta E = \dfrac{m}{M}.N_{A}.\Delta E$

$\begin{array}{l} \left. \Rightarrow 1,24416.10^{16} = \dfrac{m.20\%}{235}.6,02.10^{23}.200.1,6.10^{- 13} \right. \\ \left. \Rightarrow m \approx 759\left( {kg} \right) \right. \end{array}$

⟶ d sai.

Đáp án cần chọn là: A; B; C

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.