Question

筹建一座核电站，每年要输出一定的电能，有两种方案：一种是用铀235做核材料，通过裂变获得核能；一种是用氘和氚做核材料，通过聚变获得核能，两种方案所需要材料质量之比为多少？(一个铀235核在裂变时放出ΔE_U＝200MeV的核能，氘原子质量为2.01473u，氚原子质量为3.01701u，氦原子的质量为4.00388u，中子质量为1.00867u，电子质量为0.00055u．)

Answer 1

答案：
解析：

氘核与氚核聚变的核反应方程式为 　　　　　　   　　 ＋→＋， 所以反应前后原子核质量差为 　　   Δm＝[2.01473＋3.01701－5×0.00055 　　　　    －(4.00378＋1.00867－4×0.00055)]u＝0.0187u． 聚变释放出的能量为： 　　　　    ΔEH＝0.01874×931.5MeV＝17.5MeV 　　核材料释放的总能量可看作它所含的核子数乘每个核子平均释放的能量，而核子的质量可看成都一样(三位有效数)，这样核反应释放的总能量相同，所需材料的质量与核子平均释放能量成反比，因此，裂变和聚变所需材料质量之比为： 　　　　　　 ＝＝×＝4.11 　　所以由以上结果可看出，相同质量的核材料，聚变释放的能量要大得多