Question

籌建一座核電站，每年要輸出一定的電能，有兩種方案：一種是用鈾235做核材料，通過(guò)裂變獲得核能；一種是用氘和氚做核材料，通過(guò)聚變獲得核能，兩種方案所需要材料質(zhì)量之比為多少？(一個(gè)鈾235核在裂變時(shí)放出ΔE_U＝200MeV的核能，氘原子質(zhì)量為2.01473u，氚原子質(zhì)量為3.01701u，氦原子的質(zhì)量為4.00388u，中子質(zhì)量為1.00867u，電子質(zhì)量為0.00055u．)

Answer 1

答案：
解析：

氘核與氚核聚變的核反應(yīng)方程式為 　　　　　　   　　 ＋→＋， 所以反應(yīng)前后原子核質(zhì)量差為 　　   Δm＝[2.01473＋3.01701－5×0.00055 　　　　    －(4.00378＋1.00867－4×0.00055)]u＝0.0187u． 聚變釋放出的能量為： 　　　　    ΔEH＝0.01874×931.5MeV＝17.5MeV 　　核材料釋放的總能量可看作它所含的核子數(shù)乘每個(gè)核子平均釋放的能量，而核子的質(zhì)量可看成都一樣(三位有效數(shù))，這樣核反應(yīng)釋放的總能量相同，所需材料的質(zhì)量與核子平均釋放能量成反比，因此，裂變和聚變所需材料質(zhì)量之比為： 　　　　　　 ＝＝×＝4.11 　　所以由以上結(jié)果可看出，相同質(zhì)量的核材料，聚變釋放的能量要大得多