Question

在所有能源中，核能具有能量密度大、區(qū)域適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能被轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量的核能。

（1）核反應(yīng)方程U＋n →Ba＋Kr＋aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，則a的值為多少，X表示哪一種核？

（2）上述反應(yīng)中，分別用m_U、m_B、m_K表示U、Ba、Kr的質(zhì)量，用m_n和m_p表示中子和質(zhì)子的質(zhì)量，則該反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能為多少？

（3）有一座核能發(fā)電站，發(fā)電能力P＝1×10⁶kW，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝40%，設(shè)反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能E₁＝2.78×10^-11J，鈾核的質(zhì)量m_U＝3.9×10^-25kg，求每年（365天）需要消耗的鈾的質(zhì)量。

 

Answer 1

【答案】

（1）3，中子 （2）（m_U－m_B－m_K－2m_n）c²  （3）1.1t

【解析】(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒可得a=3,X為,

(2) 反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量虧損為=m_U－m_B－m_K－2m_n,根據(jù)質(zhì)能方程可得該反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能E=（m_U－m_B－m_K－2m_n）c²

(3)該核能發(fā)電站一年發(fā)出的電能為

需要核反應(yīng)產(chǎn)生的能量為

這么多核能需要燃燒的鈾核質(zhì)量為解得m=1100kg=1.1t

思路分析：(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒分析; (2) 反應(yīng)過(guò)程釋放能量根據(jù)質(zhì)能方程分析; (3)先計(jì)算出總的核能,然后根據(jù)一次反映釋放的能量以及 消耗的質(zhì)量計(jì)算

試題點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了質(zhì)能方程以及能量守恒