1. Contenuto energetico del carbone:
* Una tonnellata metrica di carbone ha in genere un contenuto energetico di circa 29,3 gigajoule (GJ).
2. Rilascio di energia dalla fissione:
* La fissione di un atomo di uranio-235 rilascia circa 200 mev (Megaelectron Volts) di energia.
* 1 MeV è pari a 1,602 x 10^-13 joules (j).
3. Calcolo:
* Converti l'energia del carbone in joule: 29,3 GJ =29,3 x 10^9 j
* Converti Mev in joule: 200 mev =200 x 1.602 x 10^-13 j =3,204 x 10^-11 j
* Calcola il numero di atomi di uranio necessari: (29,3 x 10^9 j) / (3.204 x 10^-11 J / atom) =9,14 x 10^20 atomi
* Calcola la massa di uranio:
* La massa atomica di uranio-235 è 235 g/mol.
* Il numero di Avogadro (6.022 x 10^23 atomi/mol) è il numero di atomi in una mole.
* Massa =(9,14 x 10^20 atomi)/(6.022 x 10^23 atomi/mol) * 235 g/mol ≈ 0,35 grammi
Pertanto, circa 0,35 grammi di uranio-235 rilascerebbero la stessa quantità di energia di una tonnellata di carbone metrica.
Note importanti:
* Questo calcolo assume una fissione efficiente al 100% di uranio-235. In realtà, i reattori di fissione non sono efficienti al 100%.
* Il contenuto energetico del carbone può variare a seconda del tipo e della qualità.
* La fissione nucleare è un processo complesso e l'energia rilasciata può variare leggermente a seconda degli isotopi specifici coinvolti.
Questo calcolo dimostra l'enorme densità di energia dei combustibili nucleari rispetto ai combustibili fossili. Una piccola quantità di uranio può produrre la stessa energia di una quantità molto maggiore di carbone.
