第一次作业
估算一个百万千瓦的压水反应堆每年需要的核燃料质量 (, 假设其中 丰度 5%, 乏燃料中 丰度 1%):
考虑一年发电量为 , 取热效率 33%, 需要能量 .
假设每次 裂变释放能量约 MeV. 将其换算为焦耳:
则一年内需要的裂变次数为 .
单个 原子质量约为 .
因此一年裂变掉的 质量为 .
题设给出新燃料中 丰度为 5%, 乏燃料中为 1%, 即需要的质量为 .
最终换成 的摩尔质量:
第二次作业
1
已知六氟化铀在空气中与水蒸气发生水解反应:
若产物完全为无水 , 则固体质量为:
但是题目中说明六氟化铀暴露在空气中缓慢和水蒸气反应, 所得固体产物往往会吸附水分, 也可能形成不同水合程度的固体, 因此其组成不是唯一确定的.
若按无水产物计, 其理论质量约为 .
若将固体产物加热到, 认为其中的吸附水和结晶水基本除去, 最终剩余固体近似为无水 , 剩余固体质量为 .
2
将水解和中和过程合并，可得总反应为:
所以至少需要 .
第三次作业
对于扩散膜, 为保证孔内气体流动属于分子流, 需要满足克努森数判据
因此膜孔的最大等效孔径应满足
其中分子的平均自由程为
对理想气体，有
故可得
下面取室温 , 膜前压强为 mmHg.
分离铀同位素时的最大孔径
分离铀同位素时, 考虑气体为 .
查得 的等效分子直径可取
于是其平均自由程为
即
为了保证 ，最大孔径应满足
以氢气为介质分离时的孔径
若采用氢气作为介质, 则取氢气分子直径为
即
因此相应的最大孔径为