Het totaal opgewekte vermogen is 1,8 GW. Dit betekent 1,8·109 Joules per seconde. In een jaar tijd is dit
1,8·109·60·60·24·365,25 = 5,68037·1016 J.
Per splijtingsreactie verdwijnt er gemiddeld 0,21 u aan massa. Dit is gelijk aan 3,48713·10-28 kg. De hoeveelheid energie die hiermee correspondeert berekenen we met E=mc2
E = 3,48713·10-28·(2,99792458·108)2 = 3,13408·10-11 J.
Het aantal splijtingsreacties wat nodig is is dus voor de jaarlijkse hoeveelheid energie is dus
Voor elke splijting is één kern U235 nodig. De massa van een kern U235 is 235 u. Dit is gelijk aan 3,902269·10-25 kg. In totaal is er dus een massa nodig van
1,81245·1027 · 3,902269·10-25 = 707,267 kg
Afgerond is dit 7,1·102 kg.
Opgave c
Kritische toestand betekent dat het aantal nieuwe reacties dat op elke splijtingsreactie volgt precies gelijk is aan 1. Als dit getal groter is dan 1 wordt het aantal splijtingen per seconde steeds groter en neemt het vermogen toe. Als het kleiner is dan 1 wordt het aantal splijtingen per seconde steeds kleiner en neem het vermogen af. Per reactie ontstaan er gemiddeld 2,5 neutronen. Om op één nieuwe reactie uit moeten hiervan gemiddeld 1,5 neutronen geabsorbeerd worden. Dit betekent dat er van de 1000 neutronen er
1000 · 1,5/2,5 = 600
geabsorbeerd moeten worden. Het aantal neutronen wat verloren gaat aan oorzaken anders dan absorptie in water bedraagt 160+225+90 = 475. Om op een verlies van 600 neutronen uit te komen moeten er in het water dus 600 - 475 = 125 neutronen geabsorbeerd worden.
Opgave d
Neutronen worden afgeremd als ze botsen met deeltjes met ongeveer dezelfde massa. Bij een botsing met te zware deeltjes zullen ze wegkaatsen maar nauwelijks afremmen. Een kleine dichtheid betekent dat er per m3 weinig deeltjes zitten. Dit maakt de kans op botsingen kleiner en draagt dus niet bij aan het afremmen. De waterstofkernen in een watermolecuul hebben ongeveer dezelfde massa als de neutronen. Een botsing met een waterstofatoom remt de neutronen dus af en de aanwezigheid van waterstofatomen maakt water dus een goede moderator. De zuurstofkernen zijn veel zwaarder dan de neutronen en zullen de neutronen nauwelijks afremmen bij een botsing en de aanwezigheid van zuurstofatomen draagt dus niet bij aan de goede eigenschappen als moderator. Of water een geleider is of niet heeft te maken met de elektronen en die spelen geen rol in het afremmen van neutronen. Hiervoor zijn ze veel te licht. Geleidingsvermogen speelt dus geen rol. Absorberen van neutronen is juist wat je niet wil. Neutronen moeten worden afgeremd. Het feit dat water slecht neutronen absorbeert is dus positief voor water als moderator. Dat water doorzichting is voor licht wil zeggen dat fotonen niet geabsorbeerd worden en zegt niks over wat er met neutronen gebeurt. Deze eigenschap heeft dus niks te maken met de geschiktheid van water als moderator.
Vraag over opgave "Splijtstof"?
Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers
Sorry
: (
Als je een vraag wil stellen moet je eerst inloggen.
Eerder gestelde vragen | Splijtstof
Op zondag 17 jun 2018 om 11:18 is de volgende vraag gesteld Hallo Erik,
Bij vraag a wordt de massa van een kern U-235 berekend, maar hier worden geen elektronen afgehaald. Dan is dit toch niet de massa van een U-235 kern, maar van een U-235 atoom? Waarom worden hier dan niet de elektronen afgehaald, zoals wel bij veel andere opgaven bij kernen en deeltjes?
Alvast bedankt!
Op zondag 17 jun 2018 om 11:50 is de volgende reactie gegeven Omdat de massa van de elektronen verwaarloosbaar klein is. We ronden uiteindelijk af op twee cijfers en dan maakt het sowieso niks uit. Bovendien gaat het hier om de massa van een bepaalde hoeveelheid uranium en daar zitten óók elektronen in.
Elektronmassa is alleen belangrijk als je het verschil in massa tussen twee isotopen wil weten. De massaverschillen zijn zo ontzettend klein dat elektronmassa dáár wel uitmaakt.
Op zondag 17 jun 2018 om 12:23 is de volgende reactie gegeven Oké, dankkwel voor uw reactie!
