Question

在所有能源中，核能具有能量密度大、區域適應性強的優勢。在核電站中，核反應堆釋放的核能被轉化為電能。核反應堆的工作原理是利用中子轟擊重核發生裂變反應，釋放出大量的核能。

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

（2）上述反應中，分別用m_U、m_B、m_K表示U、Ba、Kr的質量，用m_n和m_p表示中子和質子的質量，則該反應過程中釋放的核能為多少？

（3）有一座核能發電站，發電能力P＝1×10⁶kW，核能轉化為電能的效率η＝40%，設反應堆中發生的裂變反應全是（1）中的核反應，已知每次核反應過程中放出的核能E₁＝2.78×10^-11J，鈾核的質量m_U＝3.9×10^-25kg，求每年（365天）需要消耗的鈾的質量。

 

Answer 1

【答案】

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

【解析】(1)根據質量數和核電荷數守恒可得a=3,X為,

(2) 反應過程中質量虧損為=m_U－m_B－m_K－2m_n,根據質能方程可得該反應過程中釋放的核能E=（m_U－m_B－m_K－2m_n）c²

(3)該核能發電站一年發出的電能為

需要核反應產生的能量為

這么多核能需要燃燒的鈾核質量為解得m=1100kg=1.1t

思路分析：(1)根據質量數和核電荷數守恒分析; (2) 反應過程釋放能量根據質能方程分析; (3)先計算出總的核能,然后根據一次反映釋放的能量以及 消耗的質量計算

試題點評：本題綜合考查了質能方程以及能量守恒