Fisica - problemi svolti, la fissione nucleare applicazioni numeriche

La fissione nucleare

Fisica Problemi svolti Fisica nucleare

• 1) Quante fissioni in un giorno ……… Un reattore nucleare ha una potenza di 3,75 GW. Determina il numero di fissioni che avvengono in un giorno (ricorda che in un evento di fissione di un nucleo di uranio-235 l'energia liberata è pari a 0,20 GeV). Calcola il consumo giornaliero di uranio-235 (1kg di uranio =2,56 * 10²⁴ atomi)
• 2) Fissione indotta da un neutrone lento ……… In una reazione di fissione indotta da un neutrone lento su uranio-235 (di massa 235,0439 u), vengono prodotti kripto-93 (di massa 92.9312 u) e bario -140 con un rilascio di energia di 168 MeV. Quanti neutroni sono prodotti (ricorda che il kripton ha 36 protoni). Qual è la massa del bario?

Febbraio 2021

Fisica problemi svolti fisica nucleare

La fissione nucleare

• 1) Quante fissioni in un giorno …….. Un reattore nucleare ha una potenza di 3,75 GW. Determina il numero di fissioni che avvengono in un giorno (ricorda che in un evento di fissione di un nucleo di uranio-235 l'energia liberata è pari a 0,20 GeV). Calcola il consumo giornaliero di uranio-235 (1kg di uranio =2,56 ・ 10²⁴ atomi)
• 2) Fissione indotta da un neutrone lento …….. In una reazione di fissione indotta da un neutrone lento su uranio-235 (di massa 235,0439 u), vengono prodotti kripto-93 (di massa 92.9312 u) e bario -140 con un rilascio di energia di 168 MeV. Quanti neutroni sono prodotti (ricorda che il kripton ha 36 protoni). Qual è la massa del bario?

Febbraio 2021

Testo del problema

Quante fissioni in un giorno

Un reattore nucleare ha una potenza di 3,75 GW.

Determina il numero di fissioni che avvengono in un giorno (ricorda che in un evento di fissione di un nucleo di uranio-235 l'energia liberata è pari a 0,20 GeV).

Calcola il consumo giornaliero di uranio-235 (1kg di uranio =2,56 · 10²⁴ atomi

Svolgimento

È nota la potenza del reattore, e questa è sviluppata dalle n fissioni:

P = _nE/_t

In cui n è il numero di fissioni che avvengono in un giorno da determinare

t è il tempo espresso in secondi: 1g=86400 secondi

E è l’energia emessa ad ogni evento di fissione da convertire in Joule

n = _Pt/_E

3,75 GW=3,75 x 10⁹Watt (1W=1J/1s)

n = _{3,75 · 10⁹W · 86400 s}/_{200 MeV · (1,6 · 10^-13J/MeV)} = 1,0 · 10²⁵

Queste sono le fissioni che avvengono in un giorno

Dividendo il numero di atomi appena calcolati per il numero di atomi contenuti in 1kg troviamo a quanto ammonta il consumo giornaliero di uranio:

m = _{1.0 · 10²⁵ atomi}/_{2,56 · 10²⁴ atomi/kg}

m = 3,9 kg