Một tàu ngầm sử dụng năng lượng phân hạch để vận hành động cơ trong thời gian dài mà không cần tiếp nhiên liệu.

[Tăng Giáp]

Một tàu ngầm sử dụng năng lượng phân hạch để vận hành động cơ trong thời gian dài mà không cần tiếp nhiên liệu. Lò phản ứng trên tàu sử dụng năng lượng phân hạch hạt nhân ${ }_{92}^{235} \mathrm{U}$ để phát điện cho động cơ hoạt động. Biết rằng mỗi phản ứng phân hạch ${ }_{92}^{235} \mathrm{U}$ tỏa ra năng lượng khoảng 205 MeV và chỉ có $25 \%$ năng lượng phân hạch được chuyển thành điện năng, công suất phát điện của lò là 405 MW . Nhiên liệu uranium sử dụng được làm giàu đến $30,0 \%\left({ }_{92}^{235} \mathrm{U}\right.$ chiếm tỉ lệ $30,0 \%$ khối lượng nhiên liệu). Cho khối lượng mol của ${ }_{92}^{235} \mathrm{U}$ là $235 \mathrm{~g} / \mathrm{mol} ; 1 \mathrm{eV}=1,60 \cdot 10^{-19} \mathrm{~J}$.
Câu 1: Mỗi ngày lò phản ứng trên tàu tạo ra $\mathrm{x} \cdot 10^6 \mathrm{kWh}$ điện. Giá trị của x là bao nhiêu?
Câu 2: Trong mỗi ngày tàu ngầm tiêu thụ hết bao nhiêu kg nhiên liệu (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

 

[Tăng Giáp]

Câu 1: Mỗi ngày lò phản ứng trên tàu tạo ra $\mathrm{x} \cdot 10^6 \mathrm{kWh}$ điện. Giá trị của x là bao nhiêu?
Hướng dẫn
$A=Pt=405\cdot {{10}^{3}}\cdot 24=9,72\cdot {{10}^{6}}\text{kWh}$
Trả lời ngắn:9,72
Câu 2: Trong mỗi ngày tàu ngầm tiêu thụ hết bao nhiêu kg nhiên liệu (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?
Hướng dẫn
$Q=\frac{A}{H}=\frac{9,72\cdot {{10}^{6}}\cdot {{10}^{3}}\cdot 60\cdot 60}{0,25}\approx 1,4\cdot {{10}^{14}}J$
$N=\frac{Q}{\Delta E}=\frac{1,4\cdot {{10}^{14}}}{205\cdot 1,6\cdot {{10}^{-13}}}\approx 4,27\cdot {{10}^{24}}$
${{n}_{U}}=\frac{N}{{{N}_{A}}}=\frac{4,27\cdot {{10}^{24}}}{6,02\cdot {{10}^{23}}}\approx 7,09~\text{mol}$
${{m}_{U}}={{n}_{U}}M=7,09\cdot 235\approx 1666~\text{g}$
${{m}_{nl}}=\frac{{{m}_{U}}}{0,3}=\frac{1666}{0,3}\approx 5,55\cdot {{10}^{3}}~\text{g}=5,55~\text{kg}$
Trả lời ngắn: 5,55