【解析】 核反应方程遵守质量数守恒和电荷数守恒,且该核反应方程为:235 92U+10n―→144 56Ba+8936Kr+310n,即产生3个中子.临界体积是发生链式反应的最小体积,要使链式反应发生,裂变物质的体积要大于它的临界体积.
【答案】 3 大于
11.用中子轰击铀核(U),其中一个可能的反应是分裂成钡(Ba)和氪(Kr)两部分,放出3个中子.各个核和中子的质量如下:
mU=390.313 9×10-27 kg,mn=1.674 9×10-27 kg,
mBa=234.001 6×10-27 kg,mKr=152.604 7×10-27 kg,
试写出核反应方程,算出反应中释放的核能.
【解析】 此铀核裂变方程为
n+U→Ba+Kr+3n,
则核反应前后的质量亏损为
Δm=mU+mn-mBa-mKr-3mn=0.357 8×10-27 kg,
由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为
ΔE=Δmc2=0.357 8×10-27×(2.997 9×108)2 J=3.215 7×10-11 J.
【答案】 n+U→Ba+Kr+3n 3.215 7×10-11 J
12.氘核(H)和氚核(H)结合成氦核(He)的核反应方程如下:H+H→He+n+17.6 MeV
(1)这个核反应称为________.
(2)要发生这样的核反应,需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文.式中17.6 MeV是核反应中________(填"放出"或"吸收")的能量,核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________(填"增加"或"减少")了________kg(保留一位有效数字).
【解析】 在轻核聚变反应中,由于质量亏损,放出核能,由ΔE=Δmc2,可以求得Δm=≈3×10-29 kg.
【答案】 (1)核聚变 (2)放出 减少 3×10-29
13.科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应,即在太阳内部4个氢核(11H)转化成一个氦核(42He)和两个正电子(01e)并放出能量。已知质子质量mP = 1.0073u,α粒子的质量mα = 4.0015u,电子的质量me = 0.0005u. 1u的质量相当于931.MeV的能量.①写出该热核反应方程?
②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量?(结果保留四位有效数字)
答案:①411H 42He+201e ②24.87Mev
14. 23592U受中子轰击时会发生裂变,产生 13956Ba和 9436Kr,同时放出200 MeV的能量,现要建设发电能力是50万千瓦的核电站,用铀235作为原子锅炉的燃料,假设核裂变释放的能量全部被用来发电,那么一天需要纯铀235的质量为多少?(阿伏伽德罗常数取6.02×1023 mol-1)
【解析】 每天发电的总量
E=24×3.6×103×5×108 J=4.32×1013 J.
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目n=
4.32×10132×108×1.6×10-19=1.35×1024(个).
则对应的质量
m=nNA•μ=1.35×10246.02×1023×235×10-3 kg=0.527 kg.
【答案】 0.527 kg