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利用铀的可控链式反应建造核反应堆发电,存在潜在的泄漏风险,迫使人类寻找更安全可靠...

利用铀的可控链式反应建造核反应堆发电,存在潜在的泄漏风险,迫使人类寻找更安全可靠的能源.国际热核聚变实验反应堆(简称ITER)项目,这是人类开发新能源的一个重大尝试,也是中国以完全平等地位参加的最大的国际科技合作项目.相关资料如下:
1、人工热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下,利用氢的同位素氘、氚的核聚变.反应后的生成物是无放射性污染的氦.由于反应堆温度高,释放出来的核能多,俗称“人造太阳”.实验反应堆预期于2018年建成,目标是在500s内产生2.5×1012J的热量.
2、1L海水提取的氘0.03g,在完全聚变反应中释放的能量,相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量.消耗同等质量的核物质时,它产生的能量是核裂变的7倍.(汽油的密度为0.71×103kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg)
3、地球上氘和氢原子数量储量比为1:15000,地球上仅海水中就有4.5×1013吨氘,且提炼氘比提炼铀容易得多.如果把自然界中的氘用于聚变反应,释放的能量足够人类使用100亿年.
请根据以上资料回答:
(1)用可控核聚变发电跟裂变相比有哪些突出优点?(写出两点)
(2)要产生2.5×1012J的热量,需要从多少升海水中提取氘进行聚变?
(3)若这些热量转化成的电能可供一台功率为100kW的大型机床工作4000h,求能量转化的效率是多少?
(1)可控核聚变发电的优点:原子核裂变产生放射性污染,相对于原子核聚变释放的能量少. (2)求需要从多少升海水中提取氘进行聚变时,先计算产生2.5×1012J的热量需要多少汽油,再计算需要从多少海水中提炼氘. (3)先计算能获得多少电能,再求效率η=×100%. 【解析】 (1)可控核聚变发电跟裂变相比些突出的优点有:1、可控核聚变反应的生成物,无放射性污染;2、反应物质的总量巨大,足够人类使用很长时间. (2)300L汽油的质量m=ρv=0.71×103kg/m3×300L=0.71×103kg/m3×0.3m3=213kg; 300L汽油完全燃烧所放出的热量:Q=mq=213kg×4.6×107J/kg=9.8×109J. 需要海水体积V=L=255 L. (3)获得的电能:W=Pt=100KW×4000h=4×105KWh=1.44×1012J; 能量转化效率:η=×100%=×100%=57.6%. 答:(1)突出的优点有:1、可控核聚变反应的生成物,无放射性污染;2、反应物质的总量巨大,足够人类使用很长时间. (2)需要海水体积为255 L. (3)能量转化效率为57.6%.
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考点分析:
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钩码个数123456
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测力计读数/N0.080.170.250.330.420.50
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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