Question

在我國探月計劃緊鑼密鼓進行過程中召開的科協年會，關于月球、火星、小行星探測等深空探測自然成為重要話題．

　　科學家們認為，21世紀人類把目光再次投向月球，重返月球的最主要原因是：一、尋求在月球建立永久基地，作為人類拓展生存空間的第一步；二、通過月球探測，帶動高科技的發展和研究，包括空間軍事技術的發展；三、為將來全面開發月球礦產資源和能源，解決地球能源枯竭，為人類社會可持續發展提供資源儲備．例如月球上氦-3資源總量約為100萬噸～500萬噸，建設一個500MW的核聚變發電站，每年消耗的氦-3僅僅50公斤，全世界的年總發電量只需100噸氦-3，也就是說，月球上的氦-3可滿足地球供電能源需求達1萬年以上．此外，月球表面的特殊空間環境，為研制特殊生物制品和特殊材料開拓了廣闊前景，這是當前國際科技界“重返月球”最主要的原動力．

　　中國月球探測首席科學家歐陽自遠指出，3年內，我國要完成首次月球探測，這是繼我國成功發射人造地球衛星、載人飛船之后，我國空間科技發展的第三個里程碑．我國近期探月計劃分為“環月探測”、“月面軟著陸器探測”和“月面自動采樣返回”3個階段．作為世界主要航天國家，我國開展月球探測，對維護我國在月球上的權益具有重要戰略意義．

　　氦-3是氦的同位素，含有兩個質子和一個中子；氦-3最吸引人類的就是它作為能源材料的優秀“潛質”．經試驗證實，利用氘和氦-3的熱核聚變反應是最理想的一種核聚變反應，原因是：（1）這種聚變不產生中子，所以放射性小；（2）它轉化為電能的效率高；（3）反應過程易于控制；可算是既無污染又安全．

　　結合材料回答下列問題

　　（1）估算人類1年所用的電能相當于多少噸煤完全燃燒所釋放出的能量．（煤的燃燒值q=2.9×10⁷J/kg、氘核的質量為2.0136u、氦-3的質量為3.0150u、氫核的質量為1.008124u、氦核的質量為4.002603u）

　　（2）太陽輻射的能量是由聚變反應產生的，已知質子、a 粒子、正電子的質量分別為1.6726×10^-27kg、6.6458×10^-27kg、9.1×10^-31kg，則1J相當于多少組以上核反應釋放出的能量．

Answer 1

答案：見詳解
解析：

（1）核反應方程為，由材料知全世界的年總發電量只需100噸氦-3．發生以上核反應釋放的能量E= 　　而Dm=（2.0136+3.0150-1.008124-4.002603）u=0.017873u 　　∴　100噸氦-3發生核聚變反應釋放的能量 　　　　 　　即人類1年所需的電能為5.3×1019J 　　由E′=m煤q可得 　　　　 J 　　　　　　=t 　　（2）由核反應方程→可知，每組核反應釋放的能量 　　DE=Dmc2 　　　=[4×1.6726×10-27-（6.6458×10-27+2×9.1×10-31）]×（3×108）2J 　　　=3.9×10-12J 　　所以1J相當于組該核反應釋放的能量．