20xx粵教版高中物理選修3-546-47核能利用小粒子與大宇宙-在線瀏覽
2025-01-20 20:37本頁面
【正文】 】 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，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2 3 5 92 U ＋10 n ― →1 4 1 56 Ba ＋9236 Kr ＋ a X 是反應(yīng)堆中發(fā) 生的許多核反應(yīng)中的 一種，10 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2 3 5 92 U 、1 4 1 56 Ba 、9236 Kr 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 ＝ 106kW 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 ＝ 10－ 11 J ， 鈾核的質(zhì)量 m U ＝ 390 10－ 27 kg ，求每年 (1 年＝ 107 s ) 消耗的235 92 U 的質(zhì)量． 答案 (1) 10 n 3 ( m U － m Ba － m Kr － 2 m n ) c 2 ( 2)1 1 04 kg 解析 (1) 由反應(yīng)方程可知： X 為10 n ， a 為 3 ， 釋放的能量 為 Δ E ＝ ( m U － m Ba － m Kr － 2 m n ) c2. (2) 因核電站發(fā)電效率為 40 % ， 故核電站消耗235 92 U 的功率 為 P ′＝P40 %＝ 10640 % kW ＝ 106 k W . 核電站每年消耗235 92 U 的能量為 W ＝ P ′ t＝ 2. 5
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