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课时训练19 核裂变
一、综合题
1.下列关于重核裂变的说法中,正确的是( )
A.核裂变反应是一个吸能反应
B.核裂变反应是一个放能反应
C.核裂变反应的过程质量亏损
D.核裂变反应的过程质量增加
答案:BC
2.为了平安核反应堆要用厚厚的混凝土将其完全封闭。这里的混凝土层所起的作用是防止( )
A.核爆炸 B.射线外泄
C.核燃料外泄 D.快中子外泄
答案:BCD
3.原子反应堆是实现可把握的重核裂变链式反应的一种装置,它主要由哪四部分组成( )
A.原子燃料、减速剂、冷却系统和把握调整系统
B.原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C.原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D.原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统
答案:A
解析:通过学习,我们知道核反应堆的构成分四部分:原子燃料、减速剂、冷却系统和把握调整系统。
4.2009年12月28日,我国首批三代核电AP1000自主化依托项目——中国电力投资集团公司山东海阳核电项目一期工程正式开工。山东海阳核电站位于海阳市留格庄镇原冷家庄和董家庄,地处三面环海的岬角东端,占地面积2 256亩,海阳核电站全部建成之后,将成为迄今为止中国最大的核能发电项目。关于海阳核电站能量来自于( )
A.自然 放射性元素衰变放出的能量
B.人工放射性同位素衰变放出的能量
C.重核裂变放出的能量
答案:C
解析:世界上现在和平利用核能均接受重核裂变释放的能量。
5.裂变反应中释放出的能量来自于( )
A.核子消逝转化为能量
B.原子中电子与原子核的电势能减小
C.入射的中子消逝转化为能量
D.原子核的比结合能变大,释放出能量
答案:D
解析:发生核反应过程中,核子数保持守恒,中子未消逝,故A错误;能量来自于原子核内部,因重核分裂为中等质量的核时,比结合能增加而释放出能量,D正确。
6.一个U原子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U+n→Sr+n,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.由于裂变时释放能量,依据E=mc2,所以裂变后的总质量数增加
D.由于裂变时释放能量,消灭质量亏损,所以生成物的总质量数削减
答案: A
解析:X原子核中的核子数为(235+1)-(94+2)=140,B项错误。中子数为140-(92-38)=86,A项正确。裂变时释放能量,消灭质量亏损,但是其总质量数是不变的,所以C、D项错误。
7.某核反应堆每小时消耗浓缩铀(铀235的含量占5%)200 g,假定每个铀核裂变时释放的能量是200 MeV,核反应堆的效率为90%,求该核反应堆的输出功率。
答案:2.0×108W
解析:200 g浓缩铀中铀235的含量为m=200 g×5%=10 g,则10 g铀235中含有的原子数为n=NA=×6.02×1023≈2.56×1022。这些铀在1 h内释放的能量为Q=nΔE=2.56×1022×200×106×1.6×10-19J≈8.19×1011J,则此核反应堆的输出功率为P= W≈2.0×108W。
8.我国现有核电站6个,现役核电机组有11个。其中最早建设的浙江嘉兴的秦山核电站位于杭州湾畔,一期工程是中国第一座依靠自己的力气设计、建筑和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。秦山三期核电站接受加拿大成熟的坎杜6重水堆核电技术。已知铀核U)裂变生成钡Ba)和氪Kr)。已知Ba、Kr以及中子的质量分别是235.0439 u、143.9139 u、88.8973 u和1.0087 u。我国秦山核电站一期工程的功率为30×104 kW,假如U能够完全发生裂变,其中有一半核能转化为电能。则电站一年要消耗多少U?(已知1 u=1.66×10-27kg)
答案:231.1 kg
解析:核裂变方程为BaKr+n。
则一个U裂变释放出来的核能ΔE=(235.043 9 u-143.9139 u-88.8973 u-2×1.0087 u)×c2=0.215 3×1.66×10-27×(3×108)2J=3.21×10-11J
每年核电站产生的总能量:E=Pt=30×107×365×24×3 600 J=9.461×1015 J
所以每年消耗的铀核个数为
N=个=5.894×1026个
因此每年需要铀的总质量为:m=
m=·mmol=×235×10-3 kg=231.1 kg。
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