質量欠損をm（単位：kg）とすると、得られるエネルギはE=mc^2（単位：ジュール）で求められます。したがって、

• 0.001×（0.09×0.01）×300000000×300000000 [J]

が核分裂によって得られるエネルギです。

一方、石炭の質量をM[kg]とすると、

• M×2.51×10000　[kJ]

が石炭の発熱量です。したがって、

• M×2.51×10000×1000＝0.001×（0.09×0.01）×300000000×300000000

を解いてMを求めればよいので、

• M＝0.001×（0.09×0.01）×300000000×300000000÷（2.51×10000×1000）＝3226.8

したがって正解は（4）です。

(1)…誤り。熱力学の基本原理から、熱エネルギは温度差が存在することによって取り出すことができ、温度差が大きければ大きいほど効率は高くなるため、低温・低圧では全く逆でダメダメです。

(2)…正しい。

(3)…誤り。節炭器は、排ガスの熱を利用して給水を加熱するものなので、「排ガス温度を上昇させる」の部分が正しくは「給水温度を上昇させる」です。

(4)…誤り。(1)と同じ理由で再熱させたほうが効率は良くなります。

(5)…誤り。「捨てる熱量を増加」したら効率が悪くなるのは誰でもわかります。「復水器に捨てる熱量を低減する」ならOKです。

正解…(1)

この手の問題は覚えておくしかない知識問題ですが、電験3種で出題される衝動水車はペルトン水車しかないと言っていいですから、「〇〇は衝動水車である」とあれば真っ先にペルトン水車を挙げるということでほぼ大丈夫だと思います。

反動水車は色々な種類があり、フランシス水車・カプラン水車のほかプロペラ水車などもありますが、構造と原理を図解で見て覚えるのがよいでしょう。もっとも、この問題は、圧力水頭（要するに落差によって作られた水圧）を水車に吹き付ける速度水頭（水道のホースの先端を手で潰して水の勢いを増すのと同じことです）に変換し、ペルトン水車に当てることで動力を生み出す…ということが分かっていれば選択肢は(1)だけに絞られます。

(1)(2)(4)(5)…正しい記述です。

(3)…誤り。

Wikipediaから引用すると、「タンデム式は、発電機としても揚水機としても運転できる1台の発電電動機を、軸を同じくして発電用水車と揚水ポンプとで共有するもの。 ヨーロッパで発展した方式で、発電時・揚水時とで発電用水車・揚水ポンプとを使い分けるので総合的に効率がよく、早期より高落差にも対応できていた」。

なお、別置式は発電機と揚水ポンプを別々に設置するもの。ポンプ水車式は、発電用にも揚水用にも使える一台の水車を発電・揚水に共用するものです。