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(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。1u=1.66×10^-27kg，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準煤?(已知標準煤的熱值為2.93×10⁴KJ/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) Xe的質(zhì)量數(shù)為136，Sr的核電荷數(shù)為38 (2) 2.7×10⁴(kg) (3) 1.1×10⁶t (4)核反應堆外面需要修建很厚的水泥防護層，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

(1)根據(jù)核電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得：Xe的質(zhì)量數(shù)為136，Sr的核電荷數(shù)為38
(2)該反應的質(zhì)量虧損為
=235.0439u+1.0087u-89.9077u-135.9072u-10×1.0087u="0.1507u"
根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程
=0.1507×1.66×10^-27×(3×10⁸)²=2.3×10^-11(J)
核電站每年所需的能量
=1.0×10⁹×3.6×10³×24×365J=3.2×10¹⁶J
則由題意知：
=2.7×10⁴(kg)
(3)根據(jù)煤的熱值計算可得消耗煤的質(zhì)量為kg=1.1×10⁶t
(4)核反應堆外面需要修建很厚的水泥防護層，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