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1 # 媽咪說MommyTalk
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2 # 核先生科普
只要知道每次裂變能放出多少能量,1kg鈾235能裂變多少次,兩者相乘便可以知道本題答案。
鈾235每次裂變放出的能量是200MeV。下面我給出具體計算過程,過程稍微有點燒腦,讀者也可以直接跳到最後檢視答案!
核反應堆中鈾235參與多種裂變反應,裂變產物並不是唯一的,上圖所示為核反應堆中核反應之一,即鈾235吸收一箇中子裂變形成銫140和銣93,並且放出3箇中子以及若干能量,那麼每次反應到底放出多少能量呢?
上圖所示為比結合能曲線的區域性放大圖:
從圖中可讀取U235的結合能為E(U)=7.6*235=1786MeV;
Rb93的結合能為E(Rb)=8.7×93=809MeV;
Cs140的結合能為E(Cs)=8.4×140=1176MeV;
在這個核反應中,鈾裂變表現為吸收能量,銣和銫表現為釋放能量,故此核反應中釋放的能量為δE=E(Rb)+E(Cs)-E(U)=809+1176-1786=199MeV。
1MeV=1.6×10E-13J,199MeV=3.2×10E-11J
1kg U235所含有的核子數可以用質量除以相對原子質量再乘以阿伏加德羅常數,即:
N=1000÷235×6.02×10E23=2.56×10E24個,
本問題中並沒有說所有的鈾235全部裂變,故應該按照實際反應計算。
即並不是所有鈾235全部發生裂變反應,還要考慮輻射俘獲,U235的俘獲裂變比為0.169,真正發生裂變的次數為2.56×10E24÷(1+0.169)=2.19×10E24次綜上,1kgU235全部參與核反應放出的能量為2.19×10E24×3.2×10E-11=7.01×10E13J。
1噸標準煤放出的熱量為29270MJ,這相當於約2390噸標準煤完全燃燒放出的能量。
如果不考慮俘獲裂變比,1kg鈾全部參與裂變反應,釋放出的能量會更多,大約相當於2850噸標準煤放出的熱量。
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3 # 李德祥55214
一克鈾235在裂變中釋放岀的能量,相當於七噸煤完全燃燒釋放的能量,一公斤等於一千克,相當於七千噸煤釋放的能量,而且是瞬間的釋放,它的威力,足以使周邊物體形成汽化!
根據愛因斯坦的質能方程,一個鈾原子在核裂變的時候虧損質量(△m)為0.22u,透過公式Q=△E=△mc²可以計算出,一個鈾原子在核裂變是釋放的能量為3.3*10^-11J(焦耳),即200MeV能量。
又由1g鈾中含有2.56*10^21個鈾原子可知,1g鈾裂變之後可釋放8.5*10^10J(焦耳),進而可以得出題主的答案:
1kg鈾235在裂變中釋放8.5*10^13J(焦耳)能量。這個能量相當於2500噸煤完全燃燒釋放的能量。