Câu hỏi bài 4 trang 121 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu hạt nhân là \({}^{235}U\). Biết rằng mỗi phân hạch sẽ toả năng lượng 200 MeV...

Một nhà máy điện hạt nhân sử dụng nguyên liệu hạt nhân là \({}^{235}U\). Biết rằng mỗi phân hạch sẽ toả năng lượng 200 MeV. Hiệu suất phát điện của nhà máy là 36%. Công suất phát điện của nhà máy là 1 400 MW.

a) Hãy tính khối lượng của nguyên liệu \({}^{235}U\) nhà máy tiêu thụ trong 1 năm.

b) Tính lượng than đá tiêu thụ để sản xuất ra năng lượng điện tương đương, biết rằng năng suất tỏa nhiệt của than đá là 30 MJ/kg.

Hướng dẫn giải :

Vận dụng kiến thức về vật lý hạt nhân

Lời giải chi tiết :

a)

+ Năng lượng hạt nhân có ích được chuyển thành điện trong 1 ngày: W₀ = P.t

+ Vì hiệu suất của lò là H nên năng lượng thực tế từ phản ứng hạt nhân là:

\(W = \frac{{{W_0}}}{H} = \frac{{Pt}}{H} = \frac{{{{1400.10}^6}.365.24.3600}}{{0,36}} = 1,{2264.10^{17}}J = 7,{6546.10^{29}}MeV\)

+ Số phản ứng (cũng là số hạt Urani tham gia phản ứng) trong 1 năm:

\(N = \frac{W}{{200}} = \frac{{7,{{6546.10}^{29}}}}{{200}} = 3,{8273.10^{27}}\)

+ Khối lượng Urani cần cho một năm:

\(m = \frac{N}{{{N_A}}}.235 = \frac{{3,{{8273.10}^{27}}.235}}{{6,{{022.10}^{23}}}} = 1446001g = 1446kg\)

b) Số lượng than đá tiêu thụ:

\(m = \frac{{1,{{2264.10}^{17}}}}{{{{30.10}^6}}} = {4.10^9}kg\)