Question

利用反應(yīng)堆工作時釋放出的熱能使水汽化以推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，這就是核電站.核電站消耗的“燃料”很少，但功率卻很大.目前，核能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，我國已具備了發(fā)展核電的基本條件.

（1）核反應(yīng)堆中的“燃料”是，完成下面的核反應(yīng)方程式.

(2)一座100萬千瓦的核電站，每年需要多少噸濃縮鈾？已知鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u，中子質(zhì)量為1.008 7 u，鍶（Sr）核的質(zhì)量為89.907 7 u，氙（Xe）核的質(zhì)量為135.907 2 u，1 u=1.66×10^-27 kg，濃縮鈾中鈾235的含量占2％.

(3)同樣功率（100萬千瓦）的火力發(fā)電站，每年要消耗多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤？(已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.93×10⁴ kJ/kg)

(4)為了防止鈾核裂變產(chǎn)物放出的各種射線對人體的危害和對環(huán)境的污染，需采取哪些措施？（舉兩種）

Answer 1

(1)38  136  (2)27 t 

(3)1.1×10⁶ t  （4）見解析

解析:

(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得:質(zhì)量數(shù)為136，電荷數(shù)為38.

（2）該反應(yīng)的質(zhì)量虧損是:

Δm=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 u-10×1.008 7 u=0.150 7 u

根據(jù)愛因斯坦方程

ΔE=Δmc²=0.150 7×931.5 MeV=140.4 MeV

需用鈾的質(zhì)量：235×50×10⁹×365×24×3 600=6.02×10²³×1.4×10⁸×1.6×10^-19m

m=2.7×10⁴ kg.

(3)根據(jù)煤的燃燒值計算可得：消耗煤的質(zhì)量為

10⁹×365×24×3 600/2.93×10⁷ t=1.1×10⁶ t.

(4)核反應(yīng)堆外面需要修建很厚的水泥保護層，用來屏蔽射線；對放射性廢料，要裝入特制的容器，埋入地層深處進(jìn)行處理.