Để tìm lượng urani cần dùng, đầu tiên ta cần xác định tổng năng lượng mà nhà máy phát ra trong 365 ngày.

Công suất phát điện của nhà máy là 500 MW, tức 500 x 10⁶ W. Hiệu suất chuyển hóa năng lượng là 20%, nên năng lượng tiêu thụ là:

\( E_{ \text{tiêu thụ}} = \frac{E_{ \text{sản xuất}}}{ h} = \frac{500 \times 10^6}{0,2} = 2,5 \times 10^9 \, \text{W} \)

Thời gian hoạt động trong 365 ngày là:

\( t = 365 \times 24 \times 60 \times 60 = 31.536.000 \, \text{giây} \)

Tổng năng lượng tiêu thụ trong 1 năm (365 ngày) là:

\( E_{ \text{tiêu thụ trong năm}} = 2,5 \times 10^9 \times 31.536.000 \text{J} \)

\( = 7,884 \times 10^{16} \, \text{J} \)

Biết rằng mỗi hạt nhân phân hạch tỏa ra năng lượng là 3,2 × 10^-11 J, số hạt nhân cần phân hạch là:

\( \text{số hạt nhân} = \frac{7,884 \times 10^{16}}{3,2 \times 10^{-11}} \approx 2,464 \times 10^{27} \text{hạt} \)

Dựa vào số Avogadro, số mol urani cần dùng là:

\( n = \frac{2,464 \times 10^{27}}{6,02 \times 10^{23}} \approx 4,092 \times 10^3 \text{mol} \)

Khối lượng mol của \( {}_{{\rm{92}}}^{{\rm{238}}}{\rm{U}} \) là 235 g/mol, nên lượng urani cần dùng là:

\( m = n \cdot M = 4,092 \times 10^3 \times 235 = 9,620,620 \, \text{g} \)

\( m \approx 9.620,62 \, \text{kg} \)

Như vậy, lượng urani cần dùng trong 365 ngày là khoảng 9.620,62 kg.

Kết luận: Lượng urani cần dùng là 9.620,62 kg.

Khi giải bài tập này, cần lưu ý:

• Xác định đúng các thông số đã cho trước khi thực hiện tính toán.
• Sử dụng đúng công thức liên quan đến công suất, năng lượng và hiệu suất.
• Xem xét việc chuyển đổi đơn vị công suất từ MW sang W để tính toán dễ dàng hơn.
• Chú ý khi tính toán số lượng hạt nhân từ năng lượng và số Avogadro.
• Khi chuyển đổi từ mol sang khối lượng, cần chú ý dùng đúng khối lượng mol của chất đã cho.