156,4 тыс подписчиков
Интересный вопрос задал подписчик-спонсор: "Сколько ядерного топлива выгорает за 1 день в современных ядерных реакторах?".
Это важно себе представлять для дальнейшего понимания энергетических перспектив атомной энергетики.
Этот пост дополнение к недавно вышедшей статье:
Количество потребляемого топлива можно рассчитать, зная вводные параметры, такие как - конечная мощность АЭС, её КПД и тип используемого ядерного вещества в качестве топлива.
Для расчета возьмем характеристики ядерного реактора типа ВВЭР-1200:
-> Электрическая мощность: 1200 МВт
-> КПД: 37,5%
В реакторе сегодня выгорает уран-235, его и берем в расчет.
-> Средняя полезная энергия деления ядер этих изотопов составляет 202,5 МэВ (Мегаэлектронвольт)
Рабочая формула расчета массы потребления ядерного топлива будет такая:
В числителе: [Электрическая мощность] умноженная на [время] умноженное на [молярную массу атомного ядра]
В знаменателе: [КПД] умноженное на [энергию деления атомного ядра] умноженное на [Постоянную АВОГАДРО]
Преобразуем данные к расчетным значениям:
==> Электрическая мощность = 1200000000 Ватт
==> Время = 3600 секунд
==> Молярную масса атомного ядра изотопа урана-235 = 0,235 кг/моль
==> КПД = 0,375
==> Энергия деления атомного ядра = 202,5 МэВ, нужно перевести в Джоули:
МэВ = Мега = 10000000
Электронвольт = 1,602 умноженье на 10 в минус 19 степени Джоулей.
И того: 202,5 МэВ = 202,5*1000000*0,0000000000000000001602 = 0,0000000000324 Дж.
==> Постоянная АВОГАДРО = 602214076000000000000000 (моль -1)
Далее считаем:
Числитель: 1200000000 * 3600 * 0,235
Знаменатель: 0,375 * 0,0000000000324 * 602214076000000000000000
Итого : 1015200000000/6965689774276,8 ≈ 0,1387 кг
Получается что АЭС типа ВВЭР-1200 потребляет в час 138,7 грамм изотопа урана-235.
В день получается около 3,328 кг.
В год около 1214,72 кг изотопа урана-235, что эквивалентно сжиганию 3,5 миллионов тонн угля.
1 минута
13 октября 2022
83,2 тыс читали