Fisica - problemi svolti, la fissione nucleare applicazioni numeriche

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

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 cuin è il numero di fissioni che avvengono in un giorno da determinaret è il tempo espresso in secondi: 1g=86400 secondiE 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