Вопрос школьника
Коэффициент полезного действия атомной электростанции, расходующей уран-235 (235 92U), равен п =25%, а ее мощность равна 38 МВт. При делении одного ядра урана-235 выделяется энергия 200 МэВ. Какая масса урана-235 необходима для работы электростанции в течение недели?
Ответ от учителя
Коэффициент полезного действия (КПД) атомной электростанции (АЭС) определяется как отношение вырабатываемой электроэнергии к энергии, выделяемой при расщеплении ядер топлива. В данном случае КПД равен 0,25 или 25%. Это означает, что из энергии, выделяемой при расщеплении ядер урана-235, только 25% используется для производства электроэнергии, а остальные 75% теряются в виде тепла.
Мощность АЭС равна 38 МВт, что означает, что каждую секунду АЭС вырабатывает 38 миллионов джоулей электроэнергии. Если предположить, что АЭС работает без перерыва в течение недели (7 дней), то общее количество вырабатываемой электроэнергии составит:
38 МВт × 7 дней × 24 часа × 60 минут × 60 секунд = 22 339 200 000 000 джоулей
Чтобы вычислить, сколько урана-235 необходимо для производства такого количества энергии, нужно разделить общее количество энергии на энергию, выделяемую при делении одного ядра урана-235:
22 339 200 000 000 джоулей ÷ 200 МэВ × 1,6 × 10^-13 Дж/МэВ = 1 396 200 граммов или 1 396,2 килограмма урана-235.
Таким образом, для работы АЭС в течение недели необходимо около 1,4 тонн урана-235.
