Một tàu phá băng công suất 16MW . Tàu dùng năng lượng phân hạch của hạt nhân U 235 . Trung bình mỗi phân hạch tỏa ra 200MeV . Nhiên liệu dùng trong lò là U làm giàu đến 12,5% (tính theo khối lượng). Hiệu suất của lò là 30%. Hỏi nếu tàu làm việc liên tục trong 3 tháng thì cần bao nhiêu kg nhiên liệu (coi mỗi ngày làm việc 24 giờ, 1 tháng tính 30 ngày)

Phương pháp giải:

Công thức tính năng lượng: W=P.t

Sử dụng công thức liên hệ giữa số hạt và khối lượng: N=mA.NA 

Hiệu suất: H=PciPtp.100 

Giải chi tiết:

+ Năng lượng tàu sử dụng trong 1 ngày:

W=P.t=16.106.86400=1,3824.1012J 

+ Do hiệu suất của lò là 30% nên năng lượng của mỗi phân hạch cung cấp là:

ΔW=200.0,3=60MeV=9,6.10−12J 

+ Số phân hạch cần xảy ra để có năng lượng W là:

N=WΔW=1,44.1023 

+ Cứ một phân hạch cần 1 hạt U²³⁵ → số hạt U²³⁵ dùng trong 1 ngày là:

NU =N=1,44.1023 hat 

+ Khối lượng U cần dùng trong 1 ngày:

NU=mUA.NA→mU=NU.ANA=1,44.1023.2356,02.1023=56,2126g 

+ Nhiên liệu dùng trong lò là U làm giàu đến 12,5% (tính theo khối lượng)

→ Khối lượng nhiên liệu cần dùng trong  1 ngày:

mnl=mU12,5=449,7g

+ Khối lượng nhiên liệu cần dùng trong 3 tháng là:

m=449,7.90=40,47kg 

Chọn A.