23. Оценить количество 235U, которое необходимо подвергнуть делению для того, чтобы ядерный реактор полезной мощностью 1000 МВт непрерывно работал в течение года. Считать, что лишь 1/3 полной мощности реактора оказывается полезной.

Чтобы генерировать полезную мощность 1000 МВт реактор должен вырабатывать полную мощность 3000 МВт =3·109 Дж/с. Таким образом, полная энергия, освобождаемая в реакторе в течение 1 года (≈3·107 с) за счёт деления, равна (3·109 Дж/с)×(3·107 с) ≈ 1017 Дж. Далее учтём, что в каждом акте деления освобождается около 200 МэВ. Поэтому требуемое для обеспечения вышеуказанной мощности число делений следующее:

Масса одного атома урана-235 равна ( а.е.м.)×1.66·10-27 кг ≈ 4·10-25 кг, так что необходимая полная масса урана-235 равна (4·10-25)×(3·1027 делений) ≈ 1000 кг, т. е. более одной тонны. Поскольку доля урана-235 в естественном уране всего 0.72%, то требуемое для работы реактора количество естественного урана становится равным ≈ (1.2 т)/0.0072 ≈ 170 тонн. Непосредственно в реакторе используется обогащенный уран, доля урана-235 в котором может быть порядка 10%. Соответственно требуемое количество обогащенного урана сокращается примерно в 10-20 раз.

 

На головную страницу

Рейтинг@Mail.ru