Question

【題目】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成電能，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）核反應方程是反應堆中發生的許多核反應中的一種，則的值為多大，X表示哪一種核？

（2）上述反應中，分別用mU、mB、mK表示、、的質量，用mn和mp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，設反應堆中發生的裂變全是（1）中的核反應，已知每次核反應中放出的核能E1=2.78×10-11J，鈾核的質量mU=3.9×10-25kg，求每年（365天）需要消耗的鈾的質量.（結果保留兩位有效數字）

Answer 1

【答案】（1）3中子 （2）(mU－mB－mK－2mn)c2 （3）9.8×102kg

【解析】

(1)根據質量數和電荷數守恒可得aX的電荷數為0，質量數為3，知X的電荷數為0，質量數為1，X為中子，a=3.

（2）反應過程中質量虧損為Δm=mU－mB－mK－2mn，

根據質能方程E=Δmc2，

可得該反應過程中釋放的核能E=(mU－mB－mK－2mn)c2

（3）該核能發電站一年發出的電能為W1=Pt=1×109×365×24×3600J=3.1536×1016J，

需要核反應產生的能量為，

這么多核能需要消耗的鈾核質量為，

代入數據，解得m=9.8×102kg.