Question

铀核（U）裂变生成钡（Ba）和氪（Kr），已知U、Ba、Kr和中子的质量分别是235.0439u，140.9139u，91.8973u和1.0087u．
（1）写出铀裂变反应方程，并计算一个铀235裂变时放出的能量；
（2）我国秦山核电站功率为3×10⁵ kW，假设铀235能够完全裂变，其中一半的核能转化为电能，以上述裂变反应来估算电站一年消耗多少铀235？

Answer

（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，通过爱因斯坦质能方程求出裂变时放出的能量；
（2）求出发电站一年发的电能，然后求出消耗的铀的质量．
【解析】
（1）根据电荷数和质量数守恒可得：
核反应方程为：92235U+1n→56141Ba+3692Kr+31n
由质能方程得放出的能量为：
△E=△mc2
=200.55 MeV
=3.2×10-11J．
答：该核反应方程为：92235U+1n→56141Ba+3692Kr+31n，释放的核能为：3.2×10-11J．
（2）电站一年发出的电能：
E1=Pt=5×108W×24×3600×360s…①
设每年消耗92235U为mkg，核裂变释放的能量为：
E2=NA×200×106×1.6×10-19J=×6.02×1023×200×106×1.6×10-19J…②
由能量转化得E1=ηE2 ③
由①②③式得m=2.3×102 kg．
答：一年消耗铀235为2.3×102 kg．