Question

在其他能源中，核能具有能量密度大、地區(qū)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)，釋放出大量核能.

（1）核反應(yīng)方程式+n→++aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，n為中子，X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù)，則X為______，a=______.以m_U、m_Ba、m_Kr分別表示、、的質(zhì)量.m_n、m_p分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為光在真空中傳播的速度，則在上述反應(yīng)過程中放出的核能ΔE=__________________________.

（2）有一座發(fā)電能力為P=1.00×10⁶ kW的核電站，核能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=40%.假定反應(yīng)堆中發(fā)生的裂變反應(yīng)全是本題（1）中的核反應(yīng)，已知每次核反應(yīng)過程放出的核能ΔE=2.78×10^－11 J,的質(zhì)量m_U=390×10^－27 kg.求每年（1年=3.15×10⁷ s）消耗的的質(zhì)量.

 

Answer 1

【答案】

（1）中子   3   ［m_U－(m_Ba+m_Kr+2m_n)］c²

（2）1104.77 kg

【解析】（1）由電荷數(shù)守恒易判定X的電荷數(shù)為0，這說明X即為中子.據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒有235+1=141+92+a,則a=3

反應(yīng)中的質(zhì)量虧損  Δm=m_U－(m_Ba+m_Kr+2m_n)

據(jù)質(zhì)能方程得  ΔE=Δmc²=［m_U－(m_Ba+m_Kr+2m_n)］c²

（2）在1年內(nèi)輸出的電能  W=Pt

W_總=

因ΔE=2.78×10^－11 J，則核反應(yīng)數(shù)n=

故消耗的的質(zhì)量為

m=n·m_U=m_U=1104.77 kg.