Một lò phản ứng hạt nhân có công suất 16 MW. Lò dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân

Câu hỏi số 965082:

Vận dụng

Một lò phản ứng hạt nhân có công suất 16 MW. Lò dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân ${}^{235}\text{U}$. Trung bình mỗi phân hạch tỏa ra 200 MeV. Nhiên liệu dùng trong lò là ${}^{235}\text{U}$ làm giàu đến 12,5 % (tính theo khối lượng). Hiệu suất của lò là 30 %. Nếu lò làm việc liên tục trong $3\text{~thang}$ thì khối lượng nhiên liệu cần dùng là (coi mỗi ngày làm việc 24 giờ, mỗi tháng có 30 ngày)

A. 10,11 kg.

B. 80,9 kg.

C. 24,3 kg.

D. 40,47 kg.

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:965082

Phương pháp giải

+ Tính tổng điện năng sinh ra có ích của lò trong thời gian t.

+ Dựa vào hiệu suất, tính tổng năng lượng toàn phần mà lò phản ứng cần tỏa ra.

+ Xác định số hạt nhân ${}^{235}\text{U}$ cần thiết để sinh ra năng lượng toàn phần đó.

+ Tính khối lượng ${}^{235}\text{U}$ tương ứng.

+ Tính khối lượng nhiên liệu thực tế cần dùng dựa trên độ làm giàu của nhiên liệu.

Giải chi tiết

Công suất có ích của lò: $P = 16MW = 16.10^{6}W = 16.10^{6}J/s$

Thời gian lò hoạt động liên tục trong 3 tháng: $t = 3.30.24.3600 = 7776000s$

Năng lượng tỏa ra của một phân hạch:

$\Delta E = 200MeV = 200.10^{6}.1,6.10^{- 19}(J) = 3,2.10^{- 11}J$

Năng lượng có ích lò cung cấp trong thời gian t:

$A = P.t = 16.10^{6}.7776000 = 1,24416.10^{14}J$

Do hiệu suất của lò là $H = 30\%$, tổng năng lượng toàn phần do phân hạch tỏa ra là:

$Q = \dfrac{A}{H} = \dfrac{1,24416.10^{14}}{0,3} = 4,1472.10^{14}J$

Số hạt nhân ${}^{235}\text{U}$ cần tham gia phân hạch để tạo ra năng lượng trên là:

$N = \dfrac{Q}{\Delta E} = \dfrac{4,1472.10^{14}}{3,2.10^{- 11}} = 1,296.10^{25}$ (hạt)

Khối lượng ${}^{235}\text{U}$ nguyên chất cần dùng là:

$m_{U} = \dfrac{N}{N_{A}}.A_{U} = \dfrac{1,296.10^{25}}{6,02.10^{23}}.235 \approx 5059g \approx 5,059kg$

Vì nhiên liệu được sử dụng là Uranium làm giàu đến 12,5 %, nghĩa là khối lượng ${}^{235}\text{U}$ nguyên chất chỉ chiếm $12,5\%$ tổng khối lượng nhiên liệu.

Vậy khối lượng nhiên liệu tổng cộng cần dùng là:

$M = \dfrac{m_{U}}{12,5\%} = \dfrac{5,059}{0,125} \approx 40,47kg$

Đáp án cần chọn là: D

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 phòng- 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.