Question

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

（1）核反應堆中的“燃料”是，完成下面的核反應方程式.

(2)一座100萬千瓦的核電站，每年需要多少噸濃縮鈾？已知鈾核的質量為235.043 9 u，中子質量為1.008 7 u，鍶（Sr）核的質量為89.907 7 u，氙（Xe）核的質量為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）的火力發電站，每年要消耗多少噸標準煤？(已知標準煤的熱值為2.93×10⁴ kJ/kg)

(4)為了防止鈾核裂變產物放出的各種射線對人體的危害和對環境的污染，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)根據電荷數守恒和質量數守恒可得:質量數為136，電荷數為38.

（2）該反應的質量虧損是:

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

根據愛因斯坦方程

ΔE=Δmc²=0.150 7×931.5 MeV=140.4 MeV

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

m=2.7×10⁴ kg.

(3)根據煤的燃燒值計算可得：消耗煤的質量為

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

(4)核反應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，埋入地層深處進行處理.