20xx教科版高中物理選修（3-5）第三章 第5節(jié)《核裂變》-預(yù)覽頁
【正文】 2 在其他能源中 ， 核能具有能量密度大 ， 地區(qū)適應(yīng)性強的優(yōu)勢 ． 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235 92U ＋10n →141 56Ba ＋9236Kr ＋ a X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 的個數(shù)，則X 為 __ ______ ， a ＝ _____ ___ ， mU、 mBa、 mKr分別表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 核的質(zhì)量， mn、mp分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量， c 為光子在真空中傳播的速度，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能 Δ E ＝____________ _________ ____ _ ________ ________________ _________ _____ __. (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)過程中放出的核能 Δ E ＝ 2. 78 10－ 11 J ，235 92U 核的質(zhì)量 mU＝ 3 90 10－ 27k g . 求每年 (1年＝ 3 . 15 107s) 消耗的235 92U 的質(zhì)量． 解析： (1) 依據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒定律可判斷 X 為中子 (10n) ，且 a ＝ 3 ，據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程 Δ E ＝ Δ mc2，即 Δ E ＝ [ mU－ ( mBa＋ mKr＋ 2 mn)]Δ E， 則每年消耗的235 92 U 的質(zhì)量 m U 總 ＝ n m U ＝ 1 10. 4 77 k g . 答案： (1) 中子 ( 10 n) 3 [ m U － ( m Ba ＋ m Kr ＋2 m n )]tη tη， 則核反應(yīng)次數(shù) n ＝P c2. (2) 依題 意可知， P ＝ 1. 00 106 kW ， t ＝3. 15 107 s ， η ＝ 40 % ， mU＝ 3 90 10－ 27 kg ，Δ E ＝ 2 . 78 10－ 11 J. 則 W 輸出 ＝ Pt . 再據(jù) W 總 ＝W 輸出η，即 W 總 ＝P m U ， 即 m U 總 ＝P c2 (2) 1 10 . 47 7 k g
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