找一道涉及使用原子能發(fā)電的物理題(高中)!

【專家解說】：呵呵，這個隨便亂想一個就可以啦～ 以目前的科技水平，商用核反應堆采取的都是核裂變方式釋放能量，燃料主要是金屬鈾以及鈾的氧化物。傳熱方式主要是朗肯循環(huán)，熱電轉換效率在30%～40%左右，以美國的AP1000來看，效率η=33%，而法國的EPR效率可達36%。 要高中范圍能夠計算的，可以假設AP1000，核燃料為金屬鈾時，一天可以消耗掉多少噸鈾-235？ AP1000的輸出電功率P=1000MW(美國本土的AP600功率約600MW，“A”是指“美國”，“P”是指“能量”，1000是額定功率；一般運行期間AP1000功率在1096MW左右。)【已知一個鈾-235原子誘發(fā)裂變釋放能量ε=200MeV?！? 解這個題目首先進行單位轉化，ε=200MeV=200×1.6×10^(-13)J=3.2×10^(-11)J；AP1000一天輸出的能量Ε=Pt=1000MW×24h=2.4×(10^7)KWh=8.64×10^(13)J。這是AP1000的輸出電能，根據效率可算到AP1000反應堆的熱能E=Ε/η=8.64×10^(13)J÷33%≈2.6182×10^(14)J【其實反應堆回路提供的熱能除了堆本體的核反應生成熱之外，還有主泵的摩擦生熱，這個功率大約有2MW，所以計算出的能量在要進行燃料推導的時候扣除這部分；不過，這里進行粗略計算，就不必要那么復雜了?！? 很顯然，這需要n=E/ε≈2.6182×10^(14)J÷[3.2×10^(-11)J]≈8.2×10^(24)次核反應，也就是需要這么多鈾原子。N=n/Na≈8.2×10^(24)÷[6.02×10^(23)/mol]≈13.591mol，其中Na是阿伏加德羅常數。由此可計算出鈾的質量m=NM≈13.591mol×235g/mol≈3.194Kg=3.194×10^(-3)tU/d?！総U/d，是一個燃耗單位，讀作：噸鈾每天，意思是每天燒掉多少噸鈾?！?/div>