Само собой разумеется, но я спрашиваю о ядерном реакторе. Я предполагаю, что топливо все еще имеет массу после его использования. Если я прав насчет этого, я не могу использовать чтобы ответить на мой вопрос. Отсюда мой вопрос.
Полная энергия деления одного атома U-235 составляет 202,5 МэВ по Кею и Лаби .
Типичное ядерное топливо обогащается примерно до 5% U-235, но никогда не превышает примерно 18% - выше этого и вы говорите о материале для бомб. Очень сложно определить «энергосодержание» ядерного топлива, не зная, какой реактор вы используете, и какой уровень урана-235 имеет эта конструкция для «свежего» топлива и для «отработавшего» топлива (прим. что топливные стержни перемещаются вокруг реактора - IIRC, наиболее обогащенные стержни начинаются на периферии, где поток нейтронов ниже, и со временем они перемещаются к центру, где более высокий поток нейтронов означает, что вы можете выжать последние несколько реакций деления. из них).
Если, например, вы перейдете от обогащения 10% к обогащению 2%, вы «сожжете» 0,08 грамма U-235. Высвобожденная энергия будет равна количеству атомов в грамме топлива, умноженному на энергию, выделяемую при делении одного атома (надеюсь, вы сможете проследить, откуда взялись эти числа, без необходимости придумывать символы и объяснять...):
Сравнивая это с углем с источником примерно 24 кДж/г — но обратите внимание, что существует БОЛЬШАЯ изменчивость , вы видите, что уран имеет преимущество примерно в 275 000 раз — или 1 грамм урана эквивалентен 275 кг угля.
Как правило, вы увидите цифры типа «3000 кг угля». Но это сравнение с чистым ураном - здесь мы смотрели на топливо, в котором всего 8% веса преобразуется в энергию. Тот же расчет даст около 3500 кг угольного эквивалента на 1 грамм 100% U-235. Это достаточно близко к обычно цитируемому значению. Конечно, количество тепла, выделяемого углем, сильно различается в зависимости от типа - источники различаются более чем в 2 раза между углем с самой низкой и самой высокой плотностью энергии.
Вы должны использовать изменение массы. Во-первых, определите массу элемента/топлива, когда он целый. Затем найдите массу результата реакции: двух новых элементов и нейтронов. Возьмите результат на шаге 1 и вычтите результат на шаге 2. Это масса, которую вы подставите в уравнение.