Question

Суммарная мощность двух двигателей атомного ледокола «50 лет Победы» составляет 75000 л.с., а КПД равен 30%. Топливо в реакторах – уран 235U. Определите расход ядерного горючего за время автономного плавания, которое длится 1 год.

Answer 1

Ответ:

Для расчета расхода ядерного горючего нам необходимо знать энергию, выделимой при распаде ядер урана 235U. Она составляет примерно 200 МэВ на одно ядро.

Зная мощность двю, выделенную за время автономного плавания. Рассчитаем ее следующим образом:

Энергия = мощность * время

Мощность двух двигателей составляет 75000 л.с., что равняется 55 920 кВт. Учитывая КПД в 30%, реальная мощность составляет:

Реальная мощность = 55 920 кВт * 0,3 = 16 776 кВт

Теперь можем найти энергию, выделенную за время автономного плавания:

Энергия = 16 776 кВт * 8760 часов (1 год) = 146 962 560 кВт•ч

Для вычисления расхода ядерного горючего воспользуемся энергетической эквивалентностью:

1 кг урана-235 при расщеплении выделяет 24 млн. кВт•ч

Тогда расход ядерного горючего за время автономного плавания будет равен:

Расход = Энергия / (24 млн. кВт•ч/кг) = 146 962 560 кВт•ч / (24 млн. кВт•ч/кг) ≈ 6 123 кг.

Таким образом, за время автономного плавания ледокола «50 лет Победы» расход ядерного горючего составит приблизительно 6 123 кг урана-235.

Answer 2

Для определения расхода ядерного горючего за время автономного плавания, сначала мы можем найти эффективную мощность, которую атомный ледокол "50 лет Победы" использует в течение одного года, а затем рассчитать расход топлива.

1. Рассчитаем эффективную мощность, используя следующую формулу:

   Эффективная мощность (кВт) = Суммарная мощность (л.с.) × КПД × Коэффициент перевода л.с. в кВт.

   Где:

   • Суммарная мощность двигателей: 75000 л.с.
   • КПД (Коэффициент полезного действия): 30% (0,3, если выразить в виде десятичной дроби).
   • Коэффициент перевода л.с. в кВт: 0,7457 кВт на 1 л.с.

   Эффективная мощность = 75000 л.с. × 0,3 × 0,7457 кВт/л.с. ≈ 16814,275 кВт

2. Теперь мы можем рассчитать расход ядерного горючего. Реакторы на атомных ледоколах обычно работают на уране-235 (235U). Расход ядерного горючего можно рассчитать, зная мощность реактора и параметры конкретного реактора. Допустим, для наших расчетов, что расход урана-235 составляет 10 г/кВт-час.

   Расход урана-235 (кг) = Эффективная мощность (кВт) × Время (часы) / Эффективность (г/кВт-час)

   Где:

   • Эффективная мощность: 16814,275 кВт (из предыдущего расчета).
   • Время: 1 год = 8760 часов (поскольку 1 год содержит 365 дней по 24 часа).
   • Эффективность (расход урана-235): 10 г/кВт-час.

   Расход урана-235 = 16814,275 кВт × 8760 часов / 10 г/кВт-час ≈ 14611072,6 кг

Таким образом, расход ядерного горючего за время автономного плавания, которое длится 1 год на атомном ледоколе "50 лет Победы", составляет примерно 14 611 072,6 килограммов урана-235.