Сколько киловатт-часов электроэнергии было произведено в результате превращения кинетической энергии осколков деления

Чтобы решить эту задачу, мы можем воспользоваться простым подходом. Давайте разобъем ее на несколько шагов.

Шаг 1: Найдем энергию, выделяющуюся при расщеплении одного атома урана.

Энергия, выделяющаяся при делении одного атома урана, составляет примерно 200 МэВ.

Шаг 2: Определим, сколько атомов содержится в 2 кг урана.

Мы знаем, что молярная масса урана равна приблизительно 238 г/моль. Таким образом, в 2 кг (или 2000 г) урана содержится примерно \(\frac{2000}{238} \approx 8.4\) моль.

Один моль вещества содержит примерно \(6.022 \times 10^{23}\) частиц (что называется постоянной Авогадро), поэтому в 8.4 молях урана содержится приблизительно \(8.4 \times 6.022 \times 10^{23} = 5.047 \times 10^{24}\) атомов.

Шаг 3: Рассчитаем общую энергию, выделяющуюся при делении всех атомов урана.

Мы знаем, что каждый атом урана при расщеплении выделяет 200 МэВ энергии. У нас есть \(5.047 \times 10^{24}\) атомов урана, поэтому общая энергия будет равна \(5.047 \times 10^{24} \times 200 \times 10^6\) электрон-вольт.

Шаг 4: Переведем полученную энергию в киловатт-часы.

Для этого нам нужно знать соотношение: \(1 \, \text{электрон-вольт} = 1.6 \times 10^{-19} \, \text{джоулей}\).

Также, один киловатт-час равен \(3.6 \times 10^6\) джоулей.

Теперь мы можем рассчитать необходимое количество киловатт-часов:

\[
\text{энергия} = (5.047 \times 10^{24} \times 200 \times 10^6) \times (1.6 \times 10^{-19}) \times (1. \times 10^3) \times (1. / 3.6 \times 10^6)
\]

\[
\text{энергия} \approx 5.625 \times 10^6 \, \text{кВт-ч}
\]

Таким образом, в результате превращения кинетической энергии осколков деления, используя 2 кг топлива в ядерном реакторе, было произведено около 5.625 миллионов киловатт-часов электроэнергии.