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PROBLEMAS DE ENERGÍA Y DESARROLLO SOSTENIBLE

TEMA 7: ENERGÍA NUCLEAR DE FISIÓN

PROBLEMA 1 Sabiendo que el poder calorífico (Pc) de un tipo de carbón es de 7200 kcal/kg y el del gasóleo 10300 kcal/kg, determina qué cantidad de cada uno de ellos sería necesario quemar para obtener una energía equivalente a la obtenida si se desintegrase íntegramente 1 kg de uranio. Solución: Energía por fisión: 200  3.204 ∗ 10  (Recuerda que 1  1.602 ∗ 10 ) Número de fisiones en 1 gramo de U235 (Nf)  

 6.023 ∗ 10  2.6 ∗ 10 235 

Energía liberada en 1 gramo de U235 3.204 ∗ 10



 

∗ 2.6 ∗ 10    8.32 ∗ 10





=8.32 ∗ 10 



Pasando kJ a kcal: 8.32 ∗ 10

  1     8.32 ∗ 10 ∗  1.9904 ∗ 10    4.18 

En 1 kg de U235 la energía liberada es de 1.9904 ∗ 10  í

ó 

 

ó í 





.∗  

 

.∗  

 

 2764444.44kg  2764toncarbón

 1932427.2kg  1932.42tongasoil.

PROBLEMA 2 En un año, una central nuclear de potencia nominal 1075 MWe ha suministrado 255000 MWd de energía eléctrica a la red. Durante este tiempo la planta ha estado parada 28 días por recarga, 45 días por mantenimiento en el reactor y 18 días por mantenimiento en zonas fuera de contención. ¿Cuál ha sido el factor de carga de la central? ¿Cuál ha sido la disponibilidad de la planta? Solución:

Energía producida por la CN en un año funcionando a potencia nominal y sin parar es: í   ∗   1075 ∗ 365  392375 En realidad, solo ha producido 255000 MWd de energía en un año, por lo que el factor de carga es:  

255000  372.37  0.649  64.9% 392375

Días no disponible: 28 días por recarga, 45 días por mantenimiento en el reactor y 18 días por mantenimiento = 28 + 45 +18 = 91 días. Por lo tanto, los días operativos son 365 – 91 = 274 días. El factor de disponibilidad de la CN es 274/365 = 0.75 = 75%. PROBLEMA 3 Se tiene una determinada cantidad de combustible enriquecido al 2.5% en U235. Suponiendo que solo se produce la fisión del 1% del U235 presente en el combustible, calcula la masa total de combustible necesario para generar la misma energía térmica que 1000 ton de carbón de 26750 kJ/kg de poder calorífico inferior (PCI) Energía que libera la combustión de 1000 ton de carbón: íó  26750

 ∗ 1000 ∗ 10  26.75 ∗ 10  

Energía que libera la fisión de 1 kg de U-235: Energía liberada en una fisión: 200  3.204 ∗ 10  (Recuerda que 1  1.602 ∗ 10 ) Número de fisiones en 1 gramo de U235 (Nf)   3.204 ∗ 10

 

 6.023 ∗ 10  2.6 ∗ 10  235

∗ 2.6 ∗ 10 

 

 8.32 ∗ 10





=8.32 ∗ 10 



Por lo tanto, para obtener 26.75 ∗ 10  deben haber fisionado x kg de U235: 

26.75 ∗ 10   0.3215kgdeU235   8.32 ∗ 10 

Como solo ha fisionado el 1% del U235 (según el enunciado), en el combustible .∗ = 32.15 kg de U235. había  Como el combustible está enriquecido al 2.5% en U235, la masa de combustible que se necesita es:  

32.15 ∗ 100  1285kgdecombustible 2.5

PROBLEMA 4 Calcula la masa de U-235 necesaria para mantener a pleno funcionamiento durante un día una central nuclear de 1000 MWe (3000 MWt). Energía liberada en una fisión de U235 es: 200  3.204 ∗ 10  Número de fisiones en 1 gramo de U235 (Nf)  

 6.023 ∗ 10  2.6 ∗ 10  235

Energía liberada en 1 kg de U235: 3.204 ∗ 10

 

∗ 2.6 ∗ 10 

 

 8.32 ∗ 10





=8.32 ∗ 10 



Energía que produce el reactor en 1 día: 3000 ∗

10   ∗ 86400  2.59 ∗ 10   2.59 ∗ 10  ∗  

Por lo tanto, en un día se necesitan x kg de U235: 

2.59∗1011  

.∗



 3.1 de U235...