Um reator de Potência é projetado para operar a uma potência térmica de 2758 MW. Assumindo que todas as fissões ocorrem no
, calcule em gramas por dia a taxa em que
- 235. Considere a seção de choque de captura igual a 98,6 barns e a seção de choque de fissão igual a 680,8 barns.
(a) é fissionado
(a) é fissionado
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre reatores nucleares. A gente sabe que um reator de potência está operando com uma potência térmica de 2758 MW. A questão quer que a gente calcule, em gramas por dia, a taxa de fissão do U-235. Para isso, precisamos entender conceitos de energia liberada por fissão, conversão de unidades e como relacionar a potência térmica com o número de fissões.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar a energia liberada por uma fissão de U-235. Geralmente, cada fissão de um núcleo de U-235 libera cerca de 200 MeV (mega elétron-volts) de energia. Vamos converter essa energia para joules, já que a potência está em megawatts (MW).
Sabemos que:
Então,
Passo 3
Agora, vamos calcular o número de fissões necessárias por segundo para gerar 2758 MW de potência térmica. A potência
é dada por:
Queremos encontrar o número de fissões por segundo
:
Convertendo 2758 MW para joules por segundo:
Então,
Passo 4
Agora, vamos converter o número de fissões por segundo para massa de U-235 por dia. Primeiro, encontramos o número de fissões por dia:
Sabendo que a massa molar do U-235 é aproximadamente 235 g/mol e que um mol contém
átomos, a massa de U-235 fissionado por dia é:
Resposta
A taxa de fissão de U-235 é de aproximadamente 2,89 × 10³ gramas por dia.
Exercícios relacionados
Um feixe de nêutrons de 2 MeV com uma intensidade de
nêutrons/cm²
s atinge um alvo fino de alumínio (Al-27). A área do alvo é de
e sua espessura é de
. O feixe tem uma área de seção transversal de
. A 2 MeV , a seção de choque total do Al - 27 é de 1,5 barns e a densidade do alumínio é de
. Calcule:
e) o livre caminho médio desses nêutrons.
e) o livre caminho médio desses nêutrons.
Cite e explique pelo menos 4 formas em que o nêutron pode interagir com um núcleo atômico. Qual desses processos de interação é fundamental para que a fissão ocorra em reatores térmicos?
Em um laboratório de física, você tem um fio reto que carrega uma corrente de 5,4 A. Você está realizando um experimento para medir o eampo magnétic a várias distâncias do fio. Se você medir o campo magnético a uma distância de 10 cm , qual deve ser o valor do campo magnético segundo a Lei de Biot-Savart? Use a constante de permeabilidade magnética do vácuo
como
T.m/A.
Quando uma diferença de potencial de 115 V é aplicada entre as extremidades de um fio longo de
, a densidade de corrente é de
. Calcule a condutividade do material do fio. ( 2,0 pontos)