Як можна описати ККД атомної електростанції, що має потужність 6 МВт, якщо за добу використовуються 35г Урану-235? Коли

ККД (Коефіцієнт корисної дії) атомної електростанції можна описати як відношення використаної енергії до отриманої енергії. Для розрахунку ККД електростанції необхідно знати величину використаної енергії (витрачений уран) і отриману енергію.

Спочатку розрахуємо витрачений уран за добу. За умовою, використовується 35 г урану-235.

Тепер розрахуємо енергію, яку випускає одне ядро урану-235 при розкладі. За умовою, воно випускає 3,2 * Дж енергії, яка повністю передається теплоносію.

Знайдемо загальну енергію, яку можна отримати від 35 г урану-235. Для цього помножимо кількість розкладаються ядер на виділену енергію:

\[
\text{Кількість розкладаються ядер} = \frac{\text{Маса урану-235}}{\text{Маса одного ядра урану-235}} = \frac{35\, \text{г}}{235\, \text{г/моль}} \times \frac{1\, \text{моль}}{6.022 \times 10^{23}\, \text{ядер}}
\]

\[
\text{Загальна енергія} = \text{Кількість розкладаються ядер} \times \text{Енергія одного ядра}
\]

Після цього розрахуємо ККД, розділивши отриману енергію на витрачений уран:

\[
\text{ККД} = \frac{\text{Отримана енергія}}{\text{Витрачений уран}} \times 100\%
\]

Розрахунок:

1. Розраховуємо кількість розкладаються ядер:

\[
\text{Кількість розкладаються ядер} = \frac{35\, \text{г}}{235\, \text{г/моль}} \times \frac{1\, \text{моль}}{6.022 \times 10^{23}\, \text{ядер}} = 7.447 \times 10^{20}\, \text{ядер}
\]

2. Розраховуємо загальну енергію:

\[
\text{Загальна енергія} = 7.447 \times 10^{20}\, \text{ядер} \times 3.2 \, \text{Дж/ядер} = 2.383 \times 10^{21}\, \text{Дж}
\]

3. Розраховуємо ККД:

\[
\text{ККД} = \frac{2.383 \times 10^{21}\, \text{Дж}}{35\, \text{г}} \times 100\% = 6.809 \times 10^{21}\, \text{Дж/г}
\]

Тепер на основі наданих вхідних даних ми можемо описати ККД атомної електростанції як 6.809 * \(10^{21}\) Дж/г, що означає, що за кожні 1 г урану-235 електростанція виробляє 6.809 * \(10^{21}\) Дж енергії.