Цель этой статьи-справочника – навести порядок, понимание и ясность в вопросе ядерных единиц энергии и энергетических параметров урана-235 и ядерного топлива.
В ядерной энергетике существует путаница.
С одной стороны, путаница между обогащенным, ураном-235 и ядерным топливом (смеси U235 и U238).
С другой стороны между тепловой и электрической энергией.
А с третьей стороны, отсутствует официальная информация как по энергии урана-235, которая остается в зоне реактора, так и по степени обогащения. А степень обогащения еще и разная как по разным типам реакторов, так и по времени.
Отсутствует информация по энергетическим характеристиками ядерного топлива.
И даже руководители отрасли, на официальных выступлениях допускают досадные ляпы, которые еще больше запутывают ситуацию.
Тем не менее, как раз это единственное выступление позволило получить официальную информацию об энергетических характеристиках ядерного топлива на основе этой информации:
При сжигании 1 килограмма урана можно получить [….] 620 тыс. киловатт-часов.
Принимая, что цифра 620 кВтч относится (разбор по ссылке выше):
- не к урану, как таковому, а к ядерному топливу и его энергетическим характеристикам;
- не к произведенному из него электричеству, как можно было бы подумать из-за использования кВтч в качестве единиц измерения, а к тепловой энергетической ценности топлива,
можно составить следующую таблицу, в которой собраны справочные и табличные значения:
| ЭНЕРГИЯ | Тепловая энергия, Дж | Сколько ЭЭ можно получить, КПД 40%, Дж |
| Тепловая, 1 кВтч | 3 600 000 | 1 440 000 |
| Электрическая, 1 кВтч | 9 000 000 | 3 600 000 |
| 1 МВт*сутки | 8,6E+10 | 3,46E+10 |
| МэВ | 1,60218E-13 | 6,41E-14 |
| Распад атома урана-235, МэВ | 203 | 8,12E+01 |
| Атом урана-235*, МэВ | 181 | 7,24E+01 |
| Атом урана-235*, Дж | 2,9E-11 | 1,16E-11 |
| Число Авогадро | 6,02E+23 | |
| 1 кг урана-235*, Дж | 7,4E+13 | 2,97E+13 |
| 1 кг урана-235*, кВтч | 2,1E+07 | 8,25E+06 |
| 1 кг урана-235*, МВт*с | 860 | 3,44E+02 |
| Количество урана в оксиде урана UO2 | 88% | |
| Степень обогащения урана 235** | 3,4% | |
| Количество урана-235 в ядерном топливе** | 3% | |
| 1 кг ядерного топлива ***, Дж | 2,2E+12 | 8,89E+11 |
| 1 кг ядерного топлива***, кВтч | 6,2E+05 | 2,47E+05 |
| “Таблетка” весом 4,5 грамма***, Дж | 1,0E+10 | 4,00E+09 |
| “Таблетка” весом 4,5 грамма***, кВтч | 2,8E+03 | 1,11E+03 |
| 1 ГВт электрической мощности в год со 100% КИУМ и 40% КПД требует: | ||
| Дж | 78,8E+15 | 3,2E+16 |
| Количество U235, кг | 1,1E+03 | |
| Количество топлива, кг | 3,5E+04 | |
| Количество таблеток | 8E+06 | |
- Данные синим шрифтом – табличные и справочные;
- * – оценка тепловой энергии распада урана-235 получаемая реактором;
- ** – оценка;
- *** – оценка энергии ядерного топлива получаемая реактором;
- Точность цифры “620 000 кВтч” непонятна, но, по всей видимости, значение лежит в пределах
от 615 000 до 625 000 кВтч, то есть, ± 1%,
что более чем достаточно для различных оценок и, скорее всего, будет иметь большую точность чем другие данные в оценках. - Электрическая энергетическая ценность приведена справочно, для того чтобы не забывалось разница этих двух видов энергии.
[box type=”note” align=”” class=”” width=””]Какие значения кратные единице можно просто держать в голове:
- 1 МВт*сутки ≈ 10¹¹Дж
- Энергия распада 1 грамм урана-235 ≈ 1 МВт*с
- Энергия “таблетки” ядерного топлива ≈ 10¹⁰ Дж
- 1 ГВт электрической мощности в год потребляет 1 тонну урана-235[/box]