Question

核聚變能量種具有經(jīng)濟性能優(yōu)越、安全可靠、無環(huán)境污染等優(yōu)勢的新能源。近年來，受控核聚變的科學(xué)可行性已得到驗證，目前正在突破關(guān)鍵技術(shù)，最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應(yīng)是由氫的同位素氘（又叫重氫）和氚（又叫超重氫）聚合成氦，并釋放一個中子。若已知氘原子的質(zhì)量為2.0141u，氚原子的質(zhì)量為3.0160u，氦原子的質(zhì)量為4.0026u，中子的質(zhì)量為1.0087u, 1u=1.66×10^－27kg。
（1）寫出氘和氚聚合的反應(yīng)方程。
（2）試計算這個核反應(yīng)釋放出來的能量。
（3）若建一座功率為3.0×10⁵kW的核聚變電站，假設(shè)聚變所產(chǎn)生的能量有一半變成了電能，每年要消耗多少氘的質(zhì)量？
（一年按3.2×10⁷s計算，光速c=3.00×10⁸m/s，結(jié)果取二位有效數(shù)字）

Answer 1

（1）（2）△E=（m₂+m₃－m₄－m₁）c²=2.8×10^-12J（3）一年中產(chǎn)生的電能發(fā)生的核反應(yīng)次數(shù)為所需氘的質(zhì)量m=n×m₂×1.66×10^-27=23kg