Билет 1

1. W0=10млрд тут/год; ETeoл= 24Q=24*10^21Дж* 5%=0.05; T-?

Решение: 1Q = 29.3Гдж=29.3*10^9 Дж;

W0=10^10*29.3*10^10= 2.93*10^20;

T= Ln ((24*10^21Дж*0,05)/(2.93*10^20)+1)*1/0,05;

T= 32.5 лет.

Ответ : 32,5 (лет)

2. Калорийность(энергоемкость) – кол-во энергии, которое можно получить из 1 кг топлива или с помощью 1 кг энергоносителя. 1. Водяное колесо работало под напором воды не более h=5-10м. Потенциальная энергия массы воды m перед колесом составляет E = mgh. Отсюда энергоемкость воды как носителя составляет E/m=gh=50-100 Дж/кг. 2. Энергоемкость угля = 30МДж/кг. Больше почти в миллион раз по сравнению с водяным колесом3. Уран. При делении ядра урана выделяется энергия q_(U )=200 МэВ = 3,2*10^-11 Дж. Масса ядра урана-235 составляет 4*10^-25 кг. Энергоемкость урана равно q_(U )/m_U = 0,82*10^14 Дж/кг. Превышает калорийность углей в 2 млн. раз 4.Дейтерий+тритий. Калорийность термоядерного топлива составляет q_DT/(m_D+m_T) = 2,8*10^-12/5*1,66*10^-27 = 3,4*10^14 Дж/кг. Эта величина всего в 4 раза превышает калорийность урана.

Теоретический предел энергоемкости вещества определяется теорией относительности по формуле E=m*c^2,т.е предельная энергоемкость вещества =0,9*10^17 Дж/кг всего в 1000 раз больше калорийности урана. Для практического применения нет топлива более калорийного, чем термоядерное и ядерное.

Билет 2

1. V=6,7*10^6 куб.м; Н=500 м; Рэс=1800 МВт; КПД=100%; g=9,8 м/с^2

Рэс=G*g*H; G=Pэс/(g*H)=18*10^8/(9,8*5^2)=378947,4 кг/с;

m=V*ро=6,7*10^6*10^3=6,7*10^9 кг;

t=m/G=6,7*10^9/3,79*10^5=17700 c=295 мин =~ 5 часов.

2. Безопасность АЭС будет обеспечена реализацией принципа глубоко эшелонированной защиты, основанной на применении систем и барьеров на пути возможного выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду и системы технических и организационных мер по защите барьеров и сохранению их эффективности. Первым барьером является топливная матрица, т.е. само топливо, находясь в твердом виде, имея определенную форму, препятствует распространению продуктов деления. Вторым барьером является оболочка тепловыделяющих элементов - герметичные стенки трубок из циркониевого сплава, в которые заключены топливные таблетки. Третьим барьером служат герметичные стенки оборудования и трубопроводов первого контура, в котором циркулирует теплоноситель. При нарушении целостности первых трех барьеров безопасности продукты деления будут задержаны четвертым барьером - системой локализации аварии. Система локализации аварии включает в себя герметичные ограждения - защитную оболочку (гермооболочку) и спринклерную систему. Защитная оболочка представляет собой строительную конструкцию с необходимым набором герметичного оборудования для транспортировки грузов при ремонте и прохода через оболочку трубопроводов, электрокабелей и людей (люки, шлюзы, герметичные проходки труб и кабелей и т.д.).

Билет 3

1. Дано: P_э=3 ГВт = 3000 МВт; КИУМ=1; ∆t=3600*24*365=31536*10³ c; Eу_u235 =8,2*10¹³ Дж/Кг. Найти:M_u235

Решение: M_u235=W_t/Eу_{u235 ;} W_t=P_t*∆t=3000*1*31536*10³ =94608*10⁶ МДж; M_u235 = 94608*10⁶ /8,2*10¹³ =1154 кг

Ответ: M_u235 =1154 кг.

2. Система добычи, доставки и преобразования энергии таковы, что в конечную полезную энергию (на совершение полезной работы) преобразуется лишь около 40 % потенциальной тепловой энергии, содержащейся в израсходованных ресурсах (угле, нефти, газе, дровах, торфе, уране и т.д.), а около 60 % составляют потери. В высокоразвитых странах наибольшее количество ископаемого топлива – 40 % потребляют электростанции (табл.1.1.). В мире в среднем 25% первичной энергии идет на производство электроэнергии, 25% - на отопление жилых домов и других зданий, 25% - на промышленные цели и 25% - на транспорт. Потребление энергии в мире весьма неравномерно: 1 миллиард людей (из 6) потребляет 80 % энергии, остальные 5 миллиардов – только 20 % энергии. По оценкам Римского клуба в экономику только стран Юго-Восточной Азии нужно ежегодно вкладывать более 500 миллиардов долларов ежегодно в течении четверти века, чтобы сократить их отставание в энергопотреблении с 50 раз до 5 раз. Среднее душевое потребление в мире составляет приблизительно 2 тут/год.чел., что эквивалентно энерговооруженности одного среднего человека приблизительно 2 кВт/чел.

Если предположить, что для поддержания высокого уровня жизни, присущего сегодня населению высокоразвитых стран, в будущем потребуется увеличить энергопотребление до 10-20 кВт(тепл.).год на одного человека (т.е. энерговооруженность одного человека 10-20 кВт) , то при ожидаемой численности населения Земли в 21 веке 10-12 миллиардов человек годовое производство энергии в мире должно быть на уровне 10Q . Такое количество энергии (10Q) человечество израсходовало за все время своего существования до 2000 года.