Considere um gerador de fusão construído para criar 3,00 GW de potência.
Determine a taxa de queima de combustível em gramas por hora se a reação D-T for utilizada.

Passo 1

O problema pede a taxa de queima de combustível (em gramas por hora) de um reator de fusão D–T que produz 3,00;GW. Vamos usar:
  • A energia liberada por cada reação D–T ( 17,6;MeV).
  • A relação entre potência, energia por reação e número de reações.
  • A massa de combustível consumida em cada reação (um deutério + um trítio).

Passo 2

Converter a energia por fusão de MeV para joule. Sabendo que 1;eV=1,602times10^-19;J, temos
Ereação =17,6times10^6;eV;times1,602times10^-19;JeV approx2,82times10^-12;J çã

Passo 3

Determinar o número de reações por segundo dot N. Como a potência é P=3,00times10^9;J/s,
dot N =PEreação =3,00times10^92,82times10^-12 approx1,06times10^21;reações/s çãçõ

Passo 4

Converter para reações por hora. Uma hora tem 3600;s, logo
Nh =dot Ntimes3600 approx1,06times10^21times3600 approx3,82times10^24;reações/h çõ

Passo 5

Calcular a massa de combustível consumida por reação. Cada reação consome um átomo de deutério ( approx2,u) e um de trítio ( approx3,u), totalizando 5,u. Como
1;u=1,6605times10^-27;kg,
temos
mreação =5times1,6605times10^-27 =8,3025times10^-27;kg =8,3025times10^-24;g çã

Passo 6

Calcular a taxa de queima em gramas por hora:
Mh =Nhtimes mreação approx3,82times10^24times8,3025times10^-24;g approx3,18times10^1;g/h çã

Resposta

A queima de combustível é de aproximadamente 3,2times10^1;g/h (ou seja, cerca de 32;g por hora).

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