Um dos ciclos possíveis para o funcionamento de um reator de fusão a base de deutério é dado pela reação:
. (a) Calcule a energia
da reação de fusão. (b) Calcule a energia que seria obtida pela fusão completa de 1000 kg de deutério. (c) Por quanto tempo esta quantidade de deutério poderia alimentar um reator de fusão nuclear de 1000 MW de potência? Dados:
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Passo 1
O enunciado dá a reação de fusão
e pede:
(a) a energia liberada por esse processo;
(b) a energia liberada ao fundir completamente ,kg de deutério;
(c) por quanto tempo essa energia sustentaria um reator de ,MW.
Para isso precisamos calcular o defeito de massa, converter para energia usando ,MeV e depois converter MeV em joule. Também usaremos a massa do deutério em kg para achar o número de reações a partir de
,kg.
(a) a energia
(b) a energia liberada ao fundir completamente
(c) por quanto tempo essa energia sustentaria um reator de
Para isso precisamos calcular o defeito de massa, converter para energia usando
Passo 2
Calcular o defeito de massa e
.
As massas são
As massas são
Logo o defeito de massa é
Convertendo em energia:
Passo 3
Determinar o número de núcleos de deutério em
,kg e o número de reações.
A massa de um núcleo de deutério é
A massa de um núcleo de deutério é
O número de núcleos em
,kg é
Como cada reação consome 5 núcleos de deutério, o número de reações é
Passo 4
Calcular a energia total liberada.
Primeiro convertemos para joule:
Primeiro convertemos
Então a energia total é
Passo 5
Determinar o tempo de operação a
,MW.
A potência de ,MW é
. Então
A potência de
Convertendo para anos (
):
Resposta
(a)
.
(b) .
(c) .
(b)
(c)