Đề bài

Mỗi phản ứng nhiệt hạch có phương trình \({}_1^2D + {}_1^2D \to {}_2^3He + {}_0^1n\) (4.1) toả ra năng lượng khoảng 3,30 MeV. Trong khi đó, mỗi phản ứng phân hạch \({}_{92}^{235}U\)toả ra trung bình khoảng 200,0 MeV. Tính năng lượng toả ra khi tổng hợp hoàn toàn 1,000 kg \({}_1^2D\) theo phương trình (4.1) và năng lượng toả ra khi phân hạch hoàn toàn 1,000 kg \({}_{92}^{235}U\). So sánh kết quả tính được và rút ra nhận xét.

Phương pháp giải

Vận dụng kiến thức về năng lượng hạt nhân

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Số hạt nhân \({}_1^2D\) có trong 1 kg là: \(N = \frac{m}{A}.{N_A} = \frac{{1000}}{2}.6,{023.10^{23}} = 3,{01.10^{26}}\)

Mỗi phản ứng nhiệt hạch cần 2 hạt nhân \({}_1^2D\), nên số phản ứng là: \(\frac{{3,{{01.10}^{26}}}}{2} = 1,{505.10^{26}}\)

Năng lượng phản ứng nhiệt hạch toả ra là: \(E = 1,{505.10^{26}}.3,3.1,{6.10^{ - 13}} = 7,{95.10^{13}}(J)\)

Năng lượng phân hạch toả ra: \(E = \frac{{1000}}{{235}}.6,{02.10^{23}}.200.1,{6.10^{ - 13}} = 8,{19.10^{13}}(J)\)

Mỗi phản ứng phân hạch uranium toả ra năng lượng (200,0 MeV) lớn hơn nhiều mỗi phản ứng nhiệt hạch của deuterium (3,30 MeV). Tuy vậy, nếu xét cùng một khối lượng nhiên liệu thì năng lượng toả ra của hai loại phản ứng là gần bằng nhau.