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.