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)核反应方程式是反应堆中发生的许多核反应中的一种,
为中子,X为待求粒子,a为X的个数,则X为_______,a=_______,以mU、mBa、mKr分别表示
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、
核的质量,mn、mp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△E=_______。
(2)有一座发电能力为P=1.00×106 kW的核电站,核能转化为电能的效率μ=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中放出的核能△E=2.78×10-11 J,核的质量mU=390×10-27 kg,求每年(1年=3.15×107 s)消耗的的质量。
解:(1)由反应方程可知:x为,a为3,释放的能量为△E=(mU-mBa-mKr-2mn)c2
(2)因核电站发电效率为40%,故核电站消耗的功率为
核电站每年消耗的能量为W=Pt=2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J
产生这些能量消耗的铀核的数目2.83×1027
每年消耗的质量为M=nmU=2.83×1027×390×10-27 kg=1 103.7 kg