Question

【题目】在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化成电能，核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能.

（1）核反应方程是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则的值为多大，X表示哪一种核？

（2）上述反应中，分别用mU、mB、mK表示、、的质量，用mn和mp表示中子和质子的质量，则该反应过程中释放的核能为多少？

（3）有一座核能发电站，发电能力P=1×106kW，核能转化为电能的效率，设反应堆中发生的裂变全是（1）中的核反应，已知每次核反应中放出的核能E1=2.78×10-11J，铀核的质量mU=3.9×10-25kg，求每年（365天）需要消耗的铀的质量.（结果保留两位有效数字）

Answer 1

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

【解析】

(1)根据质量数和电荷数守恒可得aX的电荷数为0，质量数为3，知X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，a=3.

（2）反应过程中质量亏损为Δm=mU－mB－mK－2mn，

根据质能方程E=Δmc2，

可得该反应过程中释放的核能E=(mU－mB－mK－2mn)c2

（3）该核能发电站一年发出的电能为W1=Pt=1×109×365×24×3600J=3.1536×1016J，

需要核反应产生的能量为，

这么多核能需要消耗的铀核质量为，

代入数据，解得m=9.8×102kg.