KURZUS: Fizika I.
MODUL: Bevezetés a modern fizikába
25. lecke: Az atomenergia felszabadítása
A tananyag részletes feldolgozása: | ||
| ||
![]() | A tananyag összefoglaló vázlata | |
|
![]() | Követelmények | |
Legyen képes | ||
|
![]() | Kidolgozott feladat | |
Egy 4He-atommag kb. 1,5%-kal könnyebb, mint két darab 2H (nehézhidrogén). Mennyi energia szabadul fel 1kg nehéz hidrogénből, ha fúzióval 4He-t gyártunk belőle? Hány napig tudna ebből egy feltételezett erőmű egy kisvárost energiával ellátni, ha a felszabaduló energiát 20% hatásfokkal tudnánk használhatóvá alakítani és a kisváros átlagosan 12 MW teljesítményt igényel? | ||
Megoldás: A fúzió során a nukleonok összszáma nem változik, ezért nyilván 2 nehézhidrogén magból (1 proton + 1 neutron) keletkezik egy 4-es hélium mag (2 proton + 2 neutron). Ha mindez sok maggal történik, akkor a relatív tömegcsökkenés ugyanakkora marad, azaz 1 kg nehéz hidrogénből 0,985 kg hélium keletkezik. m = 0,015 kg (1,5%) tűnik el, pontosabban alakul át energiává. | ||
A felszabaduló energia Einstein híres összefüggése alapján tehát: | ||
A hasznosított energia ennek 20%-a, azaz Eh = 0,2E | ||
Ezt P = 12 MW teljesítménnyel használnánk fel a feladat szerint. A teljesítmény definíciója szerint ahonnét a keresett idő kifejezhető: | ||
Tehát a felszabaduló energia 1,35*1015 J, és ez kb. 260 napig lenne elég a kisvárosnak. | ||
![]() | Ellenőrzések |
Mi az a kritikus tömeg?
![]() | ||||||||||
A Nap átlagos felszíni hőmérséklete 6000K Hogyan lehet mégis fúzió benne?
![]() | ||||||||||
Mi a moderátor szerepe a reaktorban?
![]() | ||||||||||
A magokban található kötési energia nagyságrendileg hányszorosa a kémiai kötési energiának?
![]() |