1、第第 4 节节 核裂变和核聚变核裂变和核聚变 核 心 素 养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.知道什么是核裂变。 2.知道链式反应及链式反应的条件， 并 能计算裂变释放的核能。 3.了解裂变反应堆的工作原理， 知道如 何控制核反应的速度以及核电站的工 作模式。 4.知道什么是聚变反应， 会计算核聚变 中释放的核能。 5.了解可控热核反应及其研究和发展。 1.体会核“燃 料 ” 是 高 质 量、高密度的 新能源。 2.体会核能对 人类社会是一 把“双刃剑” 的论述。 核裂变与核聚变 在高科技中的应 用 知识点一 核裂变的发现 观图助学 新华社十六日讯 一九六四年十月十六日十五时， 中国爆
2、炸了一颗原子弹， 成功 地进行了第一次核试验。这是中国人民在加强国防力量、反对美帝国主义核讹诈 和核威胁政策的斗争中所取得的重大成就。保护自己，是任何一个主权国家不可 剥夺的权利。保卫世界和平，是一切爱好和平的国家的共同职责。面临着日益增 长的美国的核威胁，中国不能坐视不动。中国进行核试验，发展核武器，是被迫 而为的。你知道原子弹的原理吗？ 1964 年 10 月 16 日，我国第一颗原子弹爆炸成功 1.核裂变：重核被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块的核反应。 2.铀核裂变：用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多样的，其中一种典 型的铀核裂变是235 92U10n 144 56Ba89
3、36Kr310n。 3.链式反应：由重核裂变产生的中子使核裂变反应一代接一代继续下去的过程叫 核裂变的链式反应。 4.临界体积和临界质量：把核裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临 界体积，相应的质量叫作临界质量。 5.核裂变的能量：1 kg 铀 235 全部发生核裂变放出的能量相当于 2_800_t 标准 煤完全燃烧时释放的化学能。 思考判断 (1)铀核裂变的产物是固定的，就是生成钡和氪，同时放出 3 个中子。() (2)裂变中放出的中子数目是固定的 3 个中子。() (3)只有铀块的体积大于临界体积时，才能够发生链式反应。() 知识点二 反应堆与核电站 1.核反应堆：控制链式反应的核
4、心设施是核反应堆，它主要由以下几部分组成： (1)燃料：铀棒。 (2)慢化剂： 铀 235 容易捕获慢中子发生反应， 采用石墨、 重水或普通水做慢化剂。 (3)控制棒： 为了调节中子数目以控制反应速度， 还需要在铀棒之间插进一些镉棒。 镉吸收中子的能力很强，当反应过于激烈时，将镉棒插入深一些，让它多吸收一 些中子，链式反应的速度会慢一些，这种镉棒叫做控制棒。 2.核电站利用核能发电的装置 (1)工作原理：核燃料裂变释放的能量，使反应区温度升高。 (2)能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内 的热量传输出去，用于发电。同时也使反应堆冷却。 (3)核污染的处理：为避免
5、射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场 所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变反 应放出的各种射线， 核废料具有很强的放射性， 需要装入特制的容器， 深埋地下。 思考判断 (1)在核反应中，中子的速度越大越容易击中铀核。() (2)核反应堆是通过调节中子数目以控制反应速度。() (3)核反应堆用过的核废料无毒无害。() 知识点三 核聚变 观图助学 1967 年 6 月 17 日上午 8 时 20 分，我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢 弹爆炸试验获得完全成功。五十多年过去了，试验全过程中的困难、艰辛、风险 与酸楚，时时犹在眼前。你知道氢弹的原理吗？
6、 1.核聚变 (1)定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应。 (2)举例：21H31H42He10n17.6 MeV。 (3)条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到 10 15m 以内，核力才能起 作用。由于原子核都带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥 力， 这就要求原子核具有足够的动能， 有一种方法就是把它们加热到很高的温度， 温度高达几百万开尔文，因此聚变又叫热核反应。 (4)应用：目前，热核反应主要用在核武器上，那就是氢弹，需要用原子弹爆炸产 生的高温高压引发核爆炸。 (5)太阳能：太阳的主要成分是氢，太阳中心温度可达 1.5107 K，在此高温下，
7、氢核聚变成氦核的反应不停地进行着， 太阳能就来自于太阳内部聚变释放的核能。 思考判断 (1)核聚变时吸收能量。() (2)核聚变平均每个核子放出的能量，比裂变反应中平均每个核子放出的能量大。 () (3)热核反应主要用在核武器上，那就是原子弹。() 2.受控热核反应 (1)聚变的优点： 第一： 轻核聚变产能效率高。 第二： 地球上聚变燃料的储量丰富。 第三：轻核聚变更为安全、清洁，控制温度，可控制反应，而且生成的废物数量 少、易处理。 (2)聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受热核反应的高温。 (3)控制方法 磁约束： 利用磁场约束参加反应的物质， 目前最好的一种磁约束装置是环流器。 惯性约
8、束： 聚变物质因自身的惯性， 在极短时间内来不及扩散就完成了核反应， 在惯性约束下，用激光从各个方向照射反应物，使它们“挤”在一起发生反应。 思考判断 (1)轻核聚变比裂变更安全、清洁。() (2)实现核聚变的难点是地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。() (3)现在聚变只要达到临界质量就可以发生。() 形象记忆：核裂变类似于生物学中的细胞分裂。 重核裂变是人工控制的核反应。 裂变过程不是中子把重核撞碎，而是中子打入到原子核内部，形成不稳定的激发 态核，而后分裂成新核。 链式反应开始后的自发进行是因为反应后的中子被其他原子核捕获而持续进行， 而原子核的衰变是无条件自发产生的。 铀的同位素中
9、铀 235 最易发生链式反应。在天然铀中，主要有两种同位素，99.3% 的是铀 238，只有 0.7%的是铀 235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和 中子发生作用的情况不同。 (1)铀 235：捕获各种能量的中子都会发生裂变，且捕获低能量的中子发生裂变的 概率大。 (2)铀 238：只有捕获能量大于 1 MeV 的中子才能发生裂变，且裂变的概率小。能 量低于 1 MeV 的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起裂变。因此，为了使链式反 应容易发生，最好利用纯铀 235。 重水是两个氘原子与一个氧原子形成的化合物，它的化学性质与普通水相同，但 分子质量比普通水的大。 (1)控制棒由镉棒制成，镉
10、吸收中子的能力很强，在铀棒之间插进一些镉棒，可以 控制链式反应的速度。 (2)镉有吸收中子的特性，通过吸收中子来控制链式反应的速度，而原子弹需要在 极短的时间内释放大量核能，发生猛烈爆炸，不需要控制速度，故不需要镉棒。 核聚变可以在恒星内部自发进行，也可以进行人工核聚变(氢弹)。 相同质量的核材料聚变反应比裂变反应能放出更多能量的原因。 聚变反应中平均每个核子释放能量较多， 是裂变的 34 倍。 如一个氚核和一个氘 核结合成一个氦核时放出能量 17.6 MeV，平均每个核子放出能量约为 3.5 MeV； 而一个铀 235 裂变时放出能量约为 200 MeV，平均每个核子放出的能量不到 1 Me
11、V。 如氚和氘聚变成 1 kg 氦时，氦原子核个数为1 000 4 6.021023，其放出的能量为 E11 000 4 6.02102317.6 MeV2.651027 MeV； 1 kg 的铀所含原子核个数为 1 000 235 6.021023，其放出的能量为 E21 000 235 6.021023200 MeV5 1026 MeV。 核心要点 重核裂变及链式反应 观察探究 如图为核裂变示意图。 (1)重核裂变是一种天然现象吗？ (2)只要有中子轰击铀块就可以产生链式反应吗？ 提示 (1)重核的裂变不能自发地进行，只能发生在人工控制的核反应中。 (2)只有达到链式反应的条件时，链式反应
12、才能进行下去。 探究归纳 1.铀核的裂变 (1)铀核受激发： 当中子进入铀 235 后， 使核处于激发状态， 由于核子的激烈运动， 使核变成不规则的形状。 (2)铀核分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的 斥力作用而分裂成几块，同时放出 23 个中子。 (3)核能的释放：裂变中比结合能变大，因而释放核能。 (4)常见的裂变方程 235 92U10n139 54Xe9538Sr210n 235 92U10n144 56Ba8936Kr310n 2.链式反应的条件 (1)有慢中子轰击。 (2)铀块的体积大于临界体积，或铀块的质量大于临界质量。 以上两个条件满足一个，则另一
13、个条件自动满足。 3.裂变反应的能量 铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量。一个铀 235 核裂 变时释放的能量如果按 200 MeV 估算，1 kg 铀 235 全部裂变放出的能量相当于 2 800 t 标准煤完全燃烧释放的化学能，裂变时能产生几百万度的高温。 4.铀的同位素中铀 235 比铀 238 更容易发生链式反应。 试题案例 例 1 (多选)关于重核裂变的说法正确的是( ) A.重核裂变为两个中等质量的核时，重核的中子数要比裂变后的两个中等质量核 的中子数多 B.只要用中子轰击铀块，就一定能发生链式反应 C.为了使裂变的链式反应容易发生，不能利用裂变时产生的中子 D
14、.裂变过程中释放能量，质量亏损 审题指导 解答本题时应注意以下三点： (1)原子核裂变时释放能量。 (2)链式反应的条件。 (3)核反应遵循的规律。 解析 重核裂变为两个中等质量的核时，会产生两到三个中子，因而分裂后的中 子数减小，选项 A 正确；链式反应的发生是有条件的，铀块的体积必须大于其发 生链式反应的临界体积，链式反应一旦发生，中子轰击铀核裂变产生的中子再次 引起其他铀核的裂变，且能不断继续下去，选项 B、C 错误；重核裂变时质量发 生亏损，总能量减小，减小的能量对外释放，选项 D 正确。 答案 AD 针对训练 1 铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法正确的是 ( ) A.
15、铀块的质量是重要因素，与体积无关 B.为了使铀 235 裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的快中子 C.若铀 235 的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生 D.裂变能否发生链式反应与铀块的质量无关 解析 要发生链式反应必须使铀块体积(或质量)大于临界体积或临界质量，故选 项 A、D 错误，C 正确；铀 235 俘获慢中子发生裂变的概率大，快中子使铀 235 发生裂变的几率小，故选项 B 错误。 答案 C 核心要点 裂变过程中核能的分析与计算 要点归纳 铀核裂变释放核能的计算 1.首先算出裂变反应中发生的质量亏损 m。 2.根据 Emc2计算释放的核能 计算时注意 m 与
16、 E 单位的对应关系， 若 m 用 kg 做单位， E 用 J 做单位； m 用 u 做单位，E 用 MeV 做单位，1 u 相当于 931.5 MeV 的能量。 3.若计算一定质量的铀块完全裂变时放出的核能，应先算出铀块中有多少个铀核 (设为 n)，则铀块裂变释放的核能 EnE。 试题案例 例 2 现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是： 235 92U10n143 60NdZr310n8 0 1e (1)核反应方程中的是中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆(Zr)的 电荷数与质量数； (2)已知铀(U)核的质量为 235.043 9 u，中子质量为 1.008 7 u，钕(Nd)核
17、质量为 142.909 8 u，锆核质量为 89.904 7 u；又知 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，试计算 1 kg 铀 235 大约能产生的能量是多少？ 解析 (1)锆的电荷数 Z9260840，质量数 A23614690； 核反应方程中应用符号90 40Zr 表示。 (2)1 kg 铀 235 的铀核数为 n1 000 235 6.0210232.561024(个) 不考虑核反应中生成的电子质量， 一个铀核反应发生的质量亏损为 mmUmnmNdmZr3mn0.212 u 因此 1 kg 铀 235 完全裂变产生的能量约为 Enm931.5 MeV 2.5610240.212
18、931.5 MeV 5.061026 MeV。 答案 (1)40 90 (2)5.061026 MeV 针对训练 2 核反应堆的功率为 104 kW，1 h 消耗燃料 8.75 g，已知每个铀 235 裂变时放出 2108 eV 的能量，求该燃料中铀 235 的质量百分之比。 解析 该反应堆每小时输出的能量为 EPt1073 600 J3.61010 J 设放出这些能量消耗的纯铀 235 的质量为 m g，则 E m 2356.0210 2321081.61019 J 8.21010m J 则纯铀 235 的质量 m3.610 10 8.21010 g0.439 g 铀 235 的质量百分比是
19、0.439 8.75 0.055%。 答案 5% 核心要点 核电站 要点归纳 1.核电站的主要部件及作用如下表 部件名称 项目 慢化剂 控制棒 热循环 介质 保护层 采用的 材料 石墨、重水或 普通水(也叫 轻水) 镉 水或液态的金 属钠 很厚的水泥外 壳 作用 降低中子速 度， 便于铀 235 吸收 吸收中子，控 制反应速度 把反应堆内的 热量传输出去 屏蔽射线，防 止放射性污染 2.核电站发电的优点 (1)消耗的核燃料少。 (2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大，所能提供的能量大。 (3)对环境的污染要比火力发电小。 试题案例 例 3 如图是慢中子反应堆的示意图，对该反应堆的下列说法
20、正确的是( ) A.铀 235 容易吸收快中子后发生裂变反应 B.快中子跟慢化剂的原子核碰撞后的能量减少， 变成慢中子， 慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应 C.控制棒由镉做成，当反应过于激烈时，使控制棒插入浅一些，让它少吸收一些 中子，链式反应的速度就会慢一些 D.要使裂变反应更激烈一些，应使控制棒插入深一些，使大量快中子碰撞控制棒 后变成慢中子，链式反应的速度就会快一些 解析 快中子容易与铀 235 擦肩而过， 快中子跟慢化剂的原子核碰撞后能量减少， 变成慢中子，慢中子容易被铀 235 俘获而引起裂变反应，选项 B 正确，A 错误； 控制棒由镉做成，镉吸收中子的能力很强，当反应过于
21、激烈时，使控制棒插入深 一些，让它多吸收一些中子，链式反应的速度就会慢一些，选项 C、D 都错误。 答案 B 针对训练 3 (多选)关于核反应堆，下列说法正确的是( ) A.铀棒是核燃料，裂变时释放核能 B.镉棒的作用是控制反应堆的功率 C.石墨的作用是吸收中子 D.冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热能 解析 铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故选项 A 正确；镉棒吸收中子的能力 很强， 作用是调节中子数目以控制反应速度， 即控制反应堆功率， 故选项 B 正确； 慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是 使中子减速，故选项 C 错误；水或液态金属钠等流体在反应堆
22、内外循环流动，把 反应堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反应堆冷却，控制温度，故选项 D 正确。 答案 ABD 核心要点 对核聚变的理解 观察探究 如图为氢弹原理示意图。 (1)核聚变需要满足什么条件？ (2)为什么要用原子弹才能引爆氢弹？ 提示 (1)要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离 10 15 m。 (2)它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸。 探究归纳 1.聚变发生的条件 要使轻核聚变， 必须使轻核接近核力发生作用的距离 10 15 m， 这要克服电荷间强 大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能。要使原子核具有足够大的动能， 就要给它们加热，使物质达
23、到几百万开尔文的高温。 2.核聚变的特点 (1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。 (2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应 进行下去。 (3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应 堆。 3.核聚变的应用 (1)核武器氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置。它利用弹体内的 原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸。 (2)可控热核反应：目前处于探索阶段。 4.重核裂变与轻核聚变的区别 重核裂变 轻核聚变 放能原理 重核分裂成两个或多个中等质量 的原子核，放出核能 两个轻核结合成质量较大的原子 核，放
24、出核能 放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大 34 倍 核废料处 理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多 原料的蕴 藏量 核裂变燃料铀在地球上储量有 限，尤其用于核裂变的铀 235 在 铀矿石中只占 0.7% 主要原料是氘，氘在地球上的储 量非常丰富。1 L 海水中大约有 0.03 g 氘，如果用来进行热核反 应， 放出的能量约与燃烧 300 L 汽 油相当 可控性 速度比较容易进行人工控制，现目前，除氢弹以外，人们还不能 在的核电站都是用核裂变反应释 放核能 控制它 试题案例 例 4 下列说法不正确的是( ) A.21H31H42He10n 是聚变 B.235 9
25、2U10n140 54Xe9438Sr210n 是裂变 C.226 88Ra222 86Rn42He 是 衰变 D.24 11Na2412Mg 0 1e 是裂变 解析 A 选项中两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核，是聚变反应，故 选项 A 正确；B 选项中的核反应是铀核捕获中子裂变为两个(或更多)中等质量的 核，并放出几个中子，是裂变反应，故选项 B 正确；在 C 选项的核反应中没有中 子的轰击自发地放出了 粒子，是 衰变，选项 C 正确；而 D 选项应是 衰变， 选项 D 不正确。 答案 D 总结提升 主要核反应类型有 (1)衰变：衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出或粒子。 (2)
26、人工转变：人工转变常用 粒子(也可用质子、中子等)轰击原子核，该核捕获 粒子后产生新原子核，并放出一个或几个粒子。 (3)核裂变：核裂变时铀核捕获中子裂变为两个(或多个)中等质量的核，并放出几 个中子。 (4)核聚变：轻核聚合成较重原子核的反应。 针对训练 4 以下说法正确的是( ) A.聚变是裂变的逆反应 B.如果裂变反应释放能量，则聚变反应必定吸收能量 C.聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量 D.裂变与聚变均可释放巨大的能量 解析 裂变与聚变的反应物和生成物完全不同，裂变是重核分裂成中等核，而聚 变则是轻核聚合成为较重核，无直接关联，并非互为逆反应，选项 A 错误；
27、裂变 与聚变都释放能量，选项 B 错误，D 正确；要实现聚变反应，必须使参加反应的 轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量。但聚变反应一旦实现，所释 放的能量远大于所吸收的能量。因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，选项 C 错误。 答案 D 核心要点 聚变反应中质量亏损和核能的计算 试题案例 例 5 太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子 的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。 (1)写出这个核反应方程； (2)这一核反应能释放多少能量？ (3)已知太阳每秒释放的能量为 3.81026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？ (已知质子质量为 m
28、H1.007 3 u，氦核质量为 mHe4.001 5 u，电子质量为 me 0.000 55 u，1 u 相当于 931.5 MeV 的能量，真空中的光速 c3108 m/s) 解析 (1)由题意可得核反应方程应为 411H42He2 0 1e。 (2)反应前的质量 m14mH41.007 3 u4.029 2 u， 反应后的质量 m2mHe2me 4.001 5 u20.000 55 u4.002 6 u，mm1m20.026 6 u，由质能方程得， 释放能量 E0.026 6931.5 MeV24.78 MeV。 (3)由质能方程 Emc2得太阳每秒减少的质量 mE c2 3.81026
29、 （3108）2 kg4.2210 9 kg。 答案 (1)411H42He2 0 1e (2)24.78 MeV (3)4.22109 kg 针对训练 5 (2019 天津卷)(多选)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太 阳”2018 年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到 1 亿度，为人类开发 利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法正确的是( ) A.核聚变比核裂变更为安全、清洁 B.任何两个原子核都可以发生聚变 C.两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D.两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 解析 核聚变的最终产物是氦气无污染，而核裂变会产生固
30、体核废料，因此核聚 变更加清洁和安全，A 正确；发生核聚变需要在高温高压下进行，重核不能发生 核聚变，故 B 错误；核聚变反应会放出大量的能量，根据质能关系可知反应会发 生质量亏损，故 C 错误；因聚变反应放出能量，因此反应前的比结合能小于反应 后的比结合能，故 D 正确。 答案 AD 1.(对核裂变的理解)(多选) 当一个重核裂变时，它能产生的两个核( ) A.一定是稳定的 B.含有的中子数较裂变前重核的中子数少 C.裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量 D.可以是多种形式的两个核的组合 解析 重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出 23 个中子， 故中子数会减少， 重核裂变的产物是多种
31、多样的，选项 B、D 正确。 答案 BD 2.(对裂变方程的理解) 一个235 92U 核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其 裂变方程为235 92U10nX9438Sr210n，则下列叙述正确的是( ) A.X 原子核中含有 86 个中子 B.X 原子核中含有 141 个核子 C.因为裂变时释放能量，根据 Emc2，所以裂变后的总质量数增加 D.因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少 解析 X 原子核中的核子数为(2351)(942)140，B 错误；中子数为 140 (9238)86，故 A 正确；裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是 不变的，故 C、D
32、 错误。 答案 A 3.(对核聚变的理解)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦 3)，它是一种高效、清 洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He32He211H 4 2He，下列表述正确的是( ) A.聚变反应不会释放能量 B.聚变反应产生了新的原子核 C.聚变反应没有质量亏损 D.目前核电站都采用32He 聚变反应发电 解析 核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有核能的释 放，B 正确，A、C 错误；目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核 能发电，D 错误。 答案 B 4.(核聚变释放核能的计算)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释
33、放 的能量用来发电。氘核聚变反应方程是：21H21H32He10n。已知21H 的质量为 2.013 6 u， 3 2He 的质量为 3.015 0 u， 1 0n 的质量为 1.008 7 u，1 u931.5 MeV/c2。氘 核聚变反应中释放的核能约为( ) A.3.7 MeV B.3.3 MeV C.2.7 MeV D.0.93 MeV 解析 反应的质量亏损 m2mHmHemn0.003 5 u，则 E0.003 5 931.5 MeV3.3 MeV，故 B 正确，A、C、D 错误。 答案 B 5.(裂变释放核能的计算)铀核(235 92U)裂变成钡(141 56Ba)和氪(9236K
34、r)。已知235 92U、141 56Ba、 92 36Kr 以及中子的质量分别是 235.043 9 u、140.913 9 u、91.897 3 u 和 1.008 7 u。(已 知 1 u 相当于 931.5 MeV 的能量) (1)试写出铀核裂变反应方程，并计算 1 个235 92U 核裂变时放出的核能； (2)我国秦山核电站的装机容量为 3.0105 kW，假如全部235 92U 都能够发生这样的 裂变，释放核能的 1.2%可转化为电能，试由此估算电站 1 年要消耗多少235 92U? 解析 (1)核反应方程为235 92U10n141 56Ba9236Kr310n， 核反应中的质量
35、亏损为 m235.043 9 u140.913 9 u91.897 3 u21.008 7 u0.215 3 u 则一个235 92U 核裂变所释放的能量为 E0.215 3931.5 MeV200.6 MeV。 (2)核电站 1 年所产生的电能为 EPt，t365243 600 s。 每摩尔235 92U 全部裂变所释放的能量为 NAE，NA为阿伏伽德罗常量， 而235 92U 的摩尔质量为 MU0.235 kg/mol， 所以电站 1 年要消耗的235 92U 的质量 m Pt NAEMU， 其中 E200.6 MeV3.210 11 J。 代入数据得 m9.6103 kg。 答案 (1)235 92U10n141 56Ba9236Kr310n 200.6 MeV (2)9.6103 kg
