Question

浙江秦山核电站第三期工程有两个60万千瓦发电机组已并网发电．

(1)发电站的核能来源于U的裂变，现有四种说法：

A.U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小；

B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：U＋n―→Ba＋Kr＋3n；

C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短；

D．一个U核裂变能放出约200 MeV的能量，合3.2×10^－11 J.

以上四种说法中正确的是__________．

(2)已知铀235的质量为235.043 9 u，钡141的质量为140.913 9 u，氪92的质量为91.897 3 u，每个中子质量为1.008 7 u. 1 kg铀235发生(1)中的铀核裂变所放出的能量相当于多少优质煤完全燃烧时放出的能量？

(1 kg优质煤完全燃烧时能产生3.36×10⁷ J的热量)

(3)这座核电站核能转化为电能的效率为η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是(1)中的核反应，则每年需要多少浓缩铀(浓缩铀中铀235的含量占2%)?

Answer 1

解析：(1)U裂变时，核子数、质子数守恒，只是重核的核子平均质量大于中等质量的核子平均质量，产生质量亏损，释放核能，故A错，B对.U的半衰期不会随环境温度的变化而改变，它是由核内部自身的因素决定的，故C错.1 MeV＝1×10⁶×1.6×10^－19 J＝1.6×10^－13 J，故D对．

(2)质量亏损为：Δm＝(m_U＋m_n)－(m_Ba＋m_kr＋3m_n)＝236.052 6 u－235.837 3u＝0.215 3 u.

释放的能量：ΔE＝Δmc²＝210 MeV.

1 kg铀235含有的铀原子核数目为

N＝×6.02×10²³＝2.56×10²⁴个．

1 kg铀完全反应释放的总能量为：

E_总＝N·ΔE＝2.56×10²⁴×201×10⁶×1.60×10^－19 J＝8.23×10¹³ J.

1 t煤完全燃烧释放的能量为：

E＝1 000×3.36×10⁷ J＝3.36×10¹⁰ J，

故1 kg铀完全反应相当于这样的煤完全燃烧的质量为：

m_煤＝2.45×10³ t.

(3)核电站每年放出的热量

Q＝＝ J＝9.46×10¹⁶ J.

需要浓缩铀：m＝＝5.7×10⁴ kg.

答案：(1)BD　(2)2.45×10³ t　(3)5.7×10⁴ kg