高考申論題
107年
[核子工程] 核能概論
第 五 題
請計算每公斤及每立方米鈾-235 經核分裂反應可釋出之能量（10 分）（以 MWd/kg 及 MWd/m3單位表示）（提示：每一鈾-235 原子核分裂可釋放出 3.1 × 10-11J 之能量，Avogadro’s constant = 6.02 × 1023，鈾-235 之密度假設為 19 g/cm3）；假設核燃料中鈾-235 之濃度為 5%，煤之重量能量密度為 30 MJ/kg，請問核燃料與煤之相對重量能量密度；（5 分）假設燃煤完全燃燒且發電效率為 40%，核分裂過程不會釋放 CO2，請估算每發一度電（kwh），燃煤發電較核能發電多排 CO2之量。（5 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
此題為核能與化石燃料之能量密度及環境影響比較。解題第一步先計算 U-235 的原子數並求出總分裂能量，接著進行單位的轉換（J 換算為 MWd）。最後利用熱力學效率算出發電所需的煤炭質量，並假設煤炭為純碳進行化學計量，估算二氧化碳的排放差異。
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【解題關鍵】掌握莫耳數與亞佛加厥常數的關係求出總分裂原子數、焦耳(J)與百萬瓦日(MWd)的能量單位換算，並利用化學計量計算發電效率下的碳排放。 【解答】 計算：
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