1. Tính năng lượng hữu ích cần thiết trong 1 ngày:
- Công suất hữu ích của lò phản ứng: P=60MW=60×106W
- Thời gian hoạt động trong 1 ngày: t=1ngaˋy=24×3600s=86400s
- Năng lượng hữu ích cần thiết trong 1 ngày: Ehữu ıˊch=P×t=(60×106W)×(86400s)=5.184×1012J
2. Tính tổng năng lượng cần thiết từ phản ứng phân hạch:
- Hiệu suất chuyển đổi năng lượng: η=25%=0.25
- Tổng năng lượng cần thiết từ phản ứng phân hạch: Etổng=ηEhữu ıˊch=0.255.184×1012J=2.0736×1013J
3. Tính số phản ứng phân hạch cần thiết:
- Năng lượng tỏa ra từ mỗi phản ứng phân hạch: Ephản hạch=200MeV
- Đổi đơn vị năng lượng sang Joule: 1eV=1.602×10−19J, suy ra 1MeV=1.602×10−13J
- Năng lượng tỏa ra từ mỗi phản ứng phân hạch (Joule): Ephản hạch=200×1.602×10−13J=3.204×10−11J
- Số phản ứng phân hạch cần thiết: Nphản hạch=Ephản hạchEtổng=3.204×10−11J/phản hạch2.0736×1013J=6.4712859×1023phản hạch
4. Tính số mol Uranium cần thiết:
- Số hạt Uranium cần thiết bằng số phản ứng phân hạch: NU=Nphản hạch=6.4712859×1023hạt
- Số Avogadro: NA=6.022×1023mol−1
- Số mol Uranium cần thiết: nU=NANU=6.022×10236.4712859×1023mol≈1.0746mol
5. Tính khối lượng Uranium cần thiết:
- Khối lượng mol của U(235): MU=235g/mol
- Khối lượng Uranium cần thiết: mU=nU×MU=1.0746mol×235g/mol=252.531g
- Đổi sang kg: mU=252.531g=0.252531kg
6. Làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm:
Vậy khối lượng Uranium cần thiết cho lò hoạt động trong 1 ngày là khoảng 0.25 kg.