鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第5章 第4节　核裂变和核聚变 第5节　核能的利用与环境保护word版含答案

第4节　核裂变和核聚变
第5节　核能的利用与环境保护
学习目标：1.[物理观念]知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量．　2.[物理观念]知道什么是链式反应．　3.[科学思维]会计算重核裂变过程中释放出的能量．　4.[物理观念]知道什么是核反应堆，了解常用裂变反应堆的类型．　5.[科学思维]知道聚变反应的特点及其条件，并能计算核聚变释放的能量．　6.[科学态度与责任]了解可控热核反应及其研究和发展前景．　7.[科学态度与责任]了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类．　8.[科学态度与责任]了解核能利用的优势、危害及其防护措施．
一、重核裂变
1．重核的裂变
(1)核裂变：用中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量的核反应过程叫作核裂变．
(2)裂变能：核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能．核裂变是释放核能的方法之一．
(3)铀核裂变的产物多种多样，其中有代表性的有：
n＋U→Sr＋Xe＋2n
n＋U→Ba＋Kr＋3n．
2．链式反应
(1)定义：在U核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可以放出2～3个中子，这些中子称为第1代中子，如果其中至少有一个继续轰击U，使之发生裂变，就能产生第2代中子，这样不断继续下去，中子会不断增加，裂变反应就会不断加强，就形成了裂变的链式反应．能够发生链式反应的铀块的最小体积叫作临界体积．
(2)条件：发生链式反应必须具备两个条件：a．铀核的体积达到临界体积；b．必须存在持续不断的中子源．
二、裂变反应堆
1．核反应堆：能维持和控制链式反应速度的装置．
2．核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分．
(1)堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成．
(2)中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参加链式反应．
(3)控制棒：用能吸收慢中子的镉或硼钢制成，以控制链式反应的速度．
三、轻核聚变与可控热核聚变反应
1．轻核聚变
采用轻核聚变成较重核引起结合能变化的方式可获得核能，这样的核反应称为轻核聚变．
2．太阳内部核聚变的反应方程
H＋H→He＋n．
3．核子聚变的条件
要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．
4．物质第四态——等离子态
在高温下，原子已完全电离，形成了物质第四态——等离子态．高温等离子体的密度及高温维持时间达到一定值时才能实现聚变．
5．约束等离子体的三种方式
引力约束、磁约束、惯性约束．
四、核能的利用及环境保护
1．核电站：将核反应堆释放的核能转化为电能的发电厂．
工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能．
燃料：反应堆以U为燃料．
2．核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器．
3．核能的优势
(1)核能发电比燃煤发电的成本低．
(2)核电站对环境的污染比燃煤发电小得多．
4．核能利用存在的危害
(1)核废料的高辐射性．
(2)放射性物质泄漏，产生核污染．
(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严重破坏．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程． (×)
(2)用中子轰击重核使之分裂实现核裂变． (√)
(3)利用不可控的快中子轰击超过临界体积的铀块产生链式反应制成原子弹． (√)
(4)太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行． (√)
(5)磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内． (√)
2．(多选)关于原子核反应堆，下面哪种说法是正确的(　　)
A．镉棒是核燃料，裂变时释放核能
B．镉棒的作用是控制反应堆的功率
C．石墨的作用是吸收中子
D．冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热量
BD　[核燃料即为用浓缩铀制成的铀棒，铀棒裂变时释放核能；镉棒具有很强的吸收慢中子的能力，通过控制镉棒插入的深度来控制链式反应的速度，即可控制反应堆的功率；石墨的作用是使裂变产生的快中子减速成为慢中子；冷却剂的作用是控制反应堆的温度和输出热量．则B、D正确，A、C错误．]
3．(多选)以下说法正确的是(　　)
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，所以聚变反应又叫热核反应
D．裂变反应速度可以实现人工控制，但却不容易控制轻核聚变反应速度
CD　[聚变是轻核聚合成次轻核，裂变是重核分裂成中等质量的核，二者无直接关系，故A错误；聚变和裂变在能量流向上也无直接关系，故B错误；核聚变反应是热核反应，需数百万度的高温，但聚变反应一旦开始所释放的能量就远大于所吸收的能量，因此聚变反应还是释放能量的，故C正确；现在已经能实现裂变反应速度的人工控制，但除氢弹外，还不能实现轻核聚变的人工控制，故D正确．]
铀核裂变及链式反应
(1)铀核裂变是如何发生的？
(2)铀核裂变在自然界中能自发进行吗？
提示：(1)①核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．
②核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变反应一代接一代继续下去，形成链式反应．
(2)重核的裂变只能发生在人为控制的核反应中，在自然界中不会自发地发生．铀核裂变不会自发地进行，要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使铀核分裂，分裂产生更多的中子，这些中子继续与其他铀核发生反应，再引起新的裂变，这样就形成了链式反应．
1．裂变的解释：重核被中子轰击后，与中子复合成一个处在高激发态的同位素，这种重核的同位素要发生形变，从一个接近球形的核变为一个拉长的椭球形的核，核子间的距离增大，核力减小到不足以抵消质子间的库仑斥力而恢复原状，最后分裂成两部分，同时放出中子．
2．裂变过程核能的计算：U＋n→Ba＋Kr＋3n．
已知m(U)＝235.043 9 u，mn＝1.008 7 u，m(Ba)＝140.913 9 u，m(Kr)＝91.897 3 u，
且1 u质量对应的能量为931.56 MeV．
裂变前：m1＝(235.043 9＋1.008 7) u＝236.052 6 u．
裂变后：m2＝(140.913 9＋91.897 3＋3×1.008 7)u＝235.837 3 u．
质量亏损：Δm＝0.215 3 u
释放能量：ΔE＝0.215 3×931.5 MeV＝200.55 MeV．
3．重核裂变的条件
(1)要有足够浓度的铀235．
(2)要有足够数量的慢中子．
(3)铀块的体积要大于临界体积．
【例1】　现有的核电站比较广泛采用的核反应之一是：U＋n→Nd＋Zr＋3n＋8e＋ν．
(1)核反应方程中的ν是中微子，它不带电，质量数为零．试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数．
(2)已知铀(U)核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，钕(Nd)核质量为142.909 8 u，锆核质量为89.904 7 u．又知1 u＝1.660 6×10－27 kg，试计算，1 kg铀235大约能产生的能量是多少？
[解析]　(1)根据电荷数和质量数守恒，可得
Zr的电荷数Z＝92－60＋8＝40，
质量数A＝236－143－3×1＝90．
(2)方法一：质量亏损
Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)＝0.212 u，
一个铀核裂变释放能量
ΔE＝Δm×931.5 MeV
＝0.212×931.5 MeV≈197.5 MeV
1 kg铀核含有的原子核数为
n＝×6.02×1023个≈2.562×1024个，
1 kg铀核产生的能量
E总＝n·ΔE＝2.562×197.5×1024 MeV，
≈5.06×1026MeV＝5.06×1026×106×1.6×10－19 J
≈8.1×1013 J．
方法二：Δm＝(mU＋mn)－(mNd＋mZr＋3mn)
＝0.212 u＝0.212×1.660 6×10－27 kg
≈3.5×10－28 kg，
ΔE＝Δmc2＝3.5×10－28×(3×108)2 J＝3.15×10－11 J，
n＝×6.02×1023个≈2.562×1024个，
E总＝nΔE＝2.562×1024×3.15×10－11 J≈8.1×1013 J．
[答案]　(1)40　90　(2)8.1×1013 J
计算重核裂变释放的核能常用方法
(1)根据爱因斯坦质能方程计算．用裂变反应中质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中的光速(c＝3×108 m/s)的平方，即ΔE＝Δmc2．
(2)根据1原子质量单位u相当于931.5 MeV能量计算．用裂变反应中质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV．
(3)由核能的转化量计算．
[跟进训练]
1．下面是铀核裂变反应中的一个：U＋n→Xe＋Sr＋10n．已知铀235的质量为235.043 9 u，中子的质量为1.008 7 u，锶90的质量为89.907 7 u，氙136的质量为135.907 2 u，则此核反应中质量亏损Δm＝________u，释放的核能ΔE＝________MeV．
[解析]　质量亏损Δm＝235.043 9 u＋1.008 7 u－135.907 2 u－89.907 7 u－10×1.008 7 u＝0.150 7 u．
由ΔE＝Δmc2可求得释放的核能ΔE＝Δm×931.5 MeV＝0.150 7×931.5 MeV＝140.377 1 MeV．
[答案]　0.150 7　140.377 1
重核裂变的应用
1964年10月16日，中国第一颗原子弹在罗布泊的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药．爆炸时安放原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡．
(1)巨大的核能是从哪里来的？
(2)在利用重核裂变制成的原子弹中，需不需要用镉制成的控制棒？
提示：(1)铀核的裂变．(2)不需要．
1．核电站发电的主要原理：核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高．水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去．反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电．这一部分的工作原理和火力发电相同．
2．核反应堆——核电站的心脏：裂变反应堆是核电站的心脏，它是一种人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来，裂变反应堆的结构和工作原理见下表：
组成部分 材料 作用
裂变材料(核燃料) 浓缩铀(U) 提供核燃料
慢化剂(减速剂) 石墨、重水或普通水 使裂变产生的快中子减速
控制棒 镉 吸收减速后的中子，控制反应速度
反射层 石墨 阻止中子逃逸
热交换器 水 产生高温蒸汽，推动汽轮发电机发电
防护层 金属套和钢筋混凝土 防止射线对人体及其他生物体的侵害
3．核反应堆与原子弹爆炸的比较：原子弹爆炸时，链式反应的速度是无法控制的，为了用人工方法控制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)．核反应堆是人工控制链式反应的装置．
【例2】　在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．
(1)核反应方程式U＋n→Ba＋Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________．以mU、mBa、mKr分别表示U、Ba、Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE是多少？
(2)有一座发电能力为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11 J，核的质量mU＝390×10－27 kg，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的U的质量．
[解析]　(1)由反应方程可知：X为n，a为3，释放的能量为ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2．
(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗U的功率为
P′＝＝ kW＝2.5×106 kW，
电站每年消耗U的能量为
W＝P′t＝2.5×109×3.15×107 J＝7.875×1016 J．
每年消耗U的质量为
M＝ mU＝ kg＝1 105 kg．
[答案]　(1)n　3　(mU－mBa－mKr－2mn)c2 (2)1 105 kg
[跟进训练]
2．落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量．原子弹放出的能量约8.4×1013 J，试问有多少个U原子核进行分裂？该原子弹中含U的质量最小限度为多少千克？(一个U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV)
[解析]　一个U原子核分裂时所产生的能量约为200 MeV＝200×106 eV＝2.0×108×1.6×10－19 J＝3.2×10－11 J．设共有n个U核发生裂变：n＝个≈2.6×1024个，铀的质量m＝235×10－3×kg≈1.015 kg．
[答案]　2.6×1024 个　1.015 kg
对轻核聚变的理解
大海航行靠舵手，万物生长靠太阳．没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类．
(1)太阳是靠什么为地球生命提供巨大的能量呢？
(2)使轻核合成质量较大的核的难点是什么？
提示： (1)太阳辐射的能量是在氢聚变成氦的过程中产生的．(2)要使两个轻核接近到10－15 m内，核力才能发生作用，但进入这样的范围需克服很大的库仑斥力，使轻核具有足够的能量是难点之一．
1．核聚变的特点
(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．
(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．
(3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆．
2．核聚变的应用
(1)核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置．它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸．
(2)可控热核反应：目前处于探索阶段．
3．重核裂变与轻核聚变的区别
重核裂变 轻核聚变
放能原理 重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能 两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能
放能多少 聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量要大3～4倍
核废料处理难度 聚变反应的核废料处理要比裂变反应简单得多
原料的蕴藏量 核裂变燃料铀在地球上储量有限，尤其用于核裂变的铀235在铀矿石中只占0.7% 主要原料是氘，氘在地球上的储量非常丰富．1 L海水中大约有0.03 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当
可控性 速度比较容易进行人工控制，现在的核电站都是用核裂变反应释放核能 目前，除氢弹以外，人们还不能控制它
【例3】　太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源．
(1)写出这个核反应方程．
(2)这一核反应能释放多少能量？
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少？
(mp＝1.007 3 u，mHe＝4.002 6 u，me＝0.000 55 u)
[解析]　(1)核反应方程4H→He＋nX，而nX是2个正电子．因此核反应方程应为4H→He＋2e．
(2)反应前的质量
m1＝4mp＝4×1.007 3 u＝4.029 2 u．
反应后的质量
m2＝mHe＋2me
＝4.002 6 u＋2×0.000 55 u＝4.003 7 u．
质量亏损Δm＝m1－m2＝0.025 5 u．
由质能方程得，释放能量
ΔE＝0.025 5×931.5 MeV＝23.753 3 MeV．
(3)由质能方程ΔE＝Δmc2得每秒减少的质量
Δm＝＝ kg≈4.2×109 kg．
[答案]　(1)4H→He＋2e
(2)23.753 3 MeV　(3)4.2×109 kg
对核反应的两个认识误区
(1)误认为聚变就是裂变的逆反应．产生这种误区的原因是对聚变和裂变的本质没有理解透，裂变时重核分裂成中等核，而聚变是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应．
(2)不能正确判断聚变、裂变、衰变及人工转变的方程．核聚变是轻核结合成质量较大的核，也会放出中子；重核裂变时铀核捕获中子裂变为两个或更多个中等质量的核，并放出几个中子；人工核转变常用α粒子或中子去轰击原子核，产生新原子核并放出一个或几个粒子；衰变是原子核自发地转变为另一种核，并向外辐射出α粒子或β粒子的反应，衰变根据向外辐射粒子的不同分为α衰变和β衰变两种．
[跟进训练]
3．氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为H＋H→He＋X，式中x是某种粒子，已知：H、H、He和粒子X的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子X是________，该反应释放出的能量为________MeV(结果保留3位有效数字)．
[解析]　根据质量数守恒、电荷数守恒，不难推算粒子X是n(中子)．根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2知，该反应释放出的能量为ΔE＝(2.014 1＋3.016 1－4.002 6－1.008 7)×931.5 MeV＝17.6 MeV．
[答案]　n(中子)　17.6
核能的利用与环境保护
1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功．从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月．苏联用了四年，美国用了七年．原子弹和氢弹的装置有何不同？
提示：(1)原子弹是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置．
(2)氢弹是一种靠惯性约束、不需人工控制而实现聚变的反应装置．
1．核能利用
核原料提供的能量巨大，1 kg铀释放的全部能量大约相当于2 700 t标准煤完全燃烧放出的能量．地球上的常规能源一般都无法跟核能相比．除铀外，钍也是一种裂变材料，它比铀更丰富，如果能把钍利用起来，核电的发展前景将更为广阔．热核反应所需的氘更是储量丰富．核原料的运输和储存方便，如：一座100万千瓦核电站一年所需原料铀，只需6辆卡车就可全部运到现场．
核电站不排放二氧化碳、氮氧化合物等造成温室效应或酸雨的气体及烟尘，有利于环境保护．
2．环境保护
核电站为防止放射性物质的泄漏，一般有4道安全屏障：二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物，外面密封锆合金包壳，第三道是压力边界，第四道是安全壳．这些措施大大提高了核能利用的安全性．
3．废料处理
对核废料先回收利用，剩下的废料就很少了，将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后，储存在地下浅层废料库，对高放射性的废料采用玻璃固化后，埋藏在深层废料库．加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性．
4．核电站
(1)原理
原子核的链式反应是在人工控制下进行．释放的核能转化为内能，再由蒸汽轮机带动发电机转化为电能，使核能为人类和平建设服务．
(2)优点
①核能发电比燃煤发电的成本低，一座百万千瓦级的核电站，一年只消耗浓缩铀30 t左右，而同样功率的燃煤发电站每年要消耗250万吨优质煤．
②核电站对环境的污染要比燃煤发电小得多．
【例4】　我国自行研制了可控热核反应实验装置“超导托卡马克”(英文缩写：EAST，俗称“人造太阳”)．设可控热核实验反应前氘核(H)的质量为m1，氚核(H)的质量为m2，反应后氦核(He)的质量为m3，中子(n)的质量为m4．光速为c．下列说法不正确的是(　　)
A．这种装置中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n
B．由核反应过程中质量守恒可知m1＋m2＝m3＋m4
C．核反应放出的能量等于(m1＋m2－m3－m4)c2
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用的核装置的核反应原理不相同
B　[可控热核反应装置中发生的核反应方程式是H＋H→He＋n，故A正确；核反应过程中存在质量亏损，因此m1＋m2≠m3＋m4，故B错误；核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3－m4，释放的核能ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3－m4)c2，故C正确；这种装置的核反应是核聚变，我国大亚湾核电站所使用的核装置的核反应是核裂变，它们的核反应原理不相同，故D正确．]
[跟进训练]
4．(多选)为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快发展风电和再生能源的政策，在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识判断，下列说法正确的是(　　)
A．核能发电对环境的污染比火力发电要小
B．所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能
C．所有核电站既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能
D．如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理更简单，对环境污染更小
ABD　[目前核电站都用核裂变，其原料是铀，且核能是比较清洁的能源，故A、B正确，C错误；如果核电站能实现可控轻核聚变发电，其核废料处理起来比铀核裂变废料更容易，对环境污染也更小，D正确．]
1．(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是(　　)
A．核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量
B．铀核裂变在自然界中会自发地产生
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减少
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能
AD　[根据重核发生裂变的条件和裂变释放能量的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因而释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反应中核子数是不会减少的，因此A正确，B、C错误；重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必然发生质量亏损，从而释放出核能，所以D正确．]
2．(多选)1938年哈恩用中子轰击铀核，发现产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些γ射线．下列关于这个实验的说法中正确的是(　　)
A．这个实验的核反应方程是U＋n→Ba＋Kr＋3n
B．这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和
C．实验中产生的γ射线穿透能力极强
D．这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的质能方程来计算
ACD　[根据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：U＋n→Ba＋Kr＋3n，选项A正确；铀核裂变过程中产生γ射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量根据爱因斯坦的质能方程计算，选项B错误，D正确；核反应中产生的γ射线，穿透能力极强，是能量极高的光子，选项C正确．]
3．(多选)关于核能的利用，下列说法正确的是(　　)
A．核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能，再转化为电能
B．采用“内爆法”促使链式反应，做成的原子弹设计难度大，但材料利用率高
C．核燃料的危害主要是其具有放射性
D．太阳发光主要来自太阳内部重核裂变产生的核能
ABC　[核电站的能量转化过程为核能到内能再到电能，A正确；“内爆法”难度大，但材料利用率高，B正确；放射性对人体和环境都有危害，C正确；太阳发光主要来自太阳内部轻核聚变反应释放的能量，D错误．]
4．(多选)我国在极其困难的情况下，完成了“两弹一星”，长了中国人的志气，打破了西方的讹诈，下列核反应方程中，属于研究两弹的基本核反应方程的是(　　)
A．N＋He→O＋H
B．U＋n→Sr＋Xe＋10n
C．U→Th＋He
D．H＋H→He＋n
BD　[“两弹”指原子弹和氢弹，原子弹的核反应方程属于铀核裂变，B选项正确；氢弹的核反应方程属于轻核聚变，D选项正确．]
5．U受中子轰击时会发生裂变，产生Ba和Kr，同时放出200 MeV的能量，现要建设发电能力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天需要纯铀235的质量为多少？(阿伏伽德罗常数取6.02×1023 mol－1)
[解析]　每天发电的总量
E＝24×3.6×103×5×108 J＝4.32×1013 J，
要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目
n＝个＝1.35×1024 个，
则对应的质量
m＝·Mu＝×235×10－3 kg＝0.527 kg．
[答案]　0.572 kg
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