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?(阿伏加德罗常数取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==1.35×1024(个).
则对应的质量m=·μ=×235×10-3 kg=0.527 kg.
【答案】0.527 kg
12.在所有能源中,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)核反应方程式92U+n―→56Ba+Kr+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mU、mBa、mKr分别表示92U、56Ba、Kr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ΔE是多少?
(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=2.78×10-11 J,核的质量mU=390×10-27 kg,求每年(1年=3.15×107 s)消耗的92U的质量.
【解析】(1)由反应方程可知:X为n,a为3,释放的能量为
ΔE=(mU-mBa-mKr-2mn)c2.
(2)因电站发电效率为40%,故电站消耗U的功率为P′== kW=2.5×106 kW,
电站每年消耗235U的能量为W=Pt=2.5×109×3.15×107 J=7.875×1016 J.