作业帮找一道涉及使用原子能发电的物理题(高中)!最好有一个相关的模型图还有题目的详细解答!
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/12 11:06:43
找一道涉及使用原子能发电的物理题(高中)!最好有一个相关的模型图还有题目的详细解答!
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呵呵,这个随便乱想一个就可以啦～
以目前的科技水平,商用核反应堆采取的都是核裂变方式释放能量,燃料主要是金属铀以及铀的氧化物.传热方式主要是朗肯循环,热电转换效率在30%～40%左右,以美国的AP1000来看,效率η=33%,而法国的EPR效率可达36%.
要高中范围能够计算的,可以假设AP1000,核燃料为金属铀时,一天可以消耗掉多少吨铀-235?
AP1000的输出电功率P=1000MW(美国本土的AP600功率约600MW,“A”是指“美国”,“P”是指“能量”,1000是额定功率；一般运行期间AP1000功率在1096MW左右.)【已知一个铀-235原子诱发裂变释放能量ε=200MeV.】
解这个题目首先进行单位转化,ε=200MeV=200×1.6×10^(-13)J=3.2×10^(-11)J；AP1000一天输出的能量Ε=Pt=1000MW×24h=2.4×(10^7)KWh=8.64×10^(13)J.这是AP1000的输出电能,根据效率可算到AP1000反应堆的热能E=Ε/η=8.64×10^(13)J÷33%≈2.6182×10^(14)J【其实反应堆回路提供的热能除了堆本体的核反应生成热之外,还有主泵的摩擦生热,这个功率大约有2MW,所以计算出的能量在要进行燃料推导的时候扣除这部分；不过,这里进行粗略计算,就不必要那么复杂了.】
很显然,这需要n=E/ε≈2.6182×10^(14)J÷[3.2×10^(-11)J]≈8.2×10^(24)次核反应,也就是需要这么多铀原子.N=n/Na≈8.2×10^(24)÷[6.02×10^(23)/mol]≈13.591mol,其中Na是阿伏加德罗常数.由此可计算出铀的质量m=NM≈13.591mol×235g/mol≈3.194Kg=3.194×10^(-3)tU/d.【tU/d,是一个燃耗单位,读作：吨铀每天,意思是每天烧掉多少吨铀.】