Question

在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．

(1)核反应方程＋n→＋＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________．以m_U，m_Ba，m_Kr分别表示，，核的质量，m_n，m_p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________．

(2)有一座发电能力为P＝1.00×10⁶kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%．假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10^－11J，核的质量m_U＝390×10^－27kg．求每年(1年＝3.15×10⁷s)消耗的的质量．

Answer 1

答案：
解析：

巧解分析：(1)设待求粒子的电荷数为Z，质量数为M，则由核反应的电荷数守恒和质量数守恒，有 92＋0＝56＋36＋aZ， 235＋1＝141＋92＋aM． 　　因a不可能为0，故Z＝0，待求粒子不带电；又aM＝3，故待求粒子为中子，即X为n，a＝3． 　　由核反应的质量亏损和爱因斯坦质能方程可知，核反应过程中放出的核能为 ΔE＝Δm·c2＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2． 　　(2)反应堆每年提供的核能为＝，其中T表示1年的时间． 　　以M表示每年消耗的的质量，得 M∶mU＝∶ΔE， 　　解得　　M＝ 　　　　　　　＝kg 　　　　　　　＝1.10×103kg．

提示：

命题意图：本题考查学生应用所学知识(核反应方程、核能的计算等)分析、解决实际问题的能力．