13.Nuclei
medium

એક $1000\, MW$ નું વિખંડન (Fission) રીએક્ટર તેના બળતણનો અડધો ભાગ $ 5\, y$ માં વાપરે છે. પ્રારંભમાં તે કેટલું ${}_{92}^{235}U$ ધરાવતો હશે ? એવું ધારોકે રીએક્ટર $80 \%$ સમય માટે કાર્યાન્વિત રહે છે, બધી ઊર્જા ${}_{92}^{235}U$ ના વિખંડનથી ઉત્પન્ન થાય છે અને આ ન્યુક્લાઈડ માત્ર વિખંડન પ્રક્રિયામાં જ વપરાયું છે. 

A

$3076$

B

$1538$

C

$2446$

D

$3486$

Solution

Half life of the fuel of the fission reactor, $t_{\frac{1}{2}}=5$ years $=5 \times 365 \times 24 \times 60 \times 60 s$

We know that in the fission of $1\; g$ of $_{92}^{235} U$ nucleus, the energy released is equal to $200 MeV$.

$1$ mole, i.e., $235 \;g$ of $_{92}^{235} U$ contains $6.023 \times 10^{23}$ atoms.

$\therefore 1 \;g\;\; _{92}^{235} U \quad \frac{6.023 \times 10^{23}}{235}$ atoms contains

The total energy generated per gram of $_{92}^{235} U$ is calculated as:

$E=\frac{6.023 \times 10^{23}}{235} \times 200 MeV / g$

$=\frac{200 \times 6.023 \times 10^{23} \times 1.6 \times 10^{-19} \times 10^{6}}{235}=8.20 \times 10^{10} J / g$

The reactor operates only $80 \%$ of the time. Hence, the amount of $_{92}^{235} U$ consumed in $5$ years by the $1000 MW$ fission reactor is calculated as

$\frac{5 \times 80 \times 60 \times 60 \times 365 \times 24 \times 1000 \times 10^{6}}{100 \times 8.20 \times 10^{10}}\, g$

$\approx 1538 \,kg$

Initial amount of $_{92}^{235} U=2 \times 1538=3076\, kg$

Standard 12
Physics

Similar Questions

Start a Free Trial Now

Confusing about what to choose? Our team will schedule a demo shortly.