Question

兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和氦核(氦的同位素)．已知氘核的質(zhì)量m_D＝2.01360 u，氦核的質(zhì)量m_He＝3.0150 u，中子的質(zhì)量m_n＝1.0087 u   .
(1)寫出聚變方程并計(jì)算釋放的核能．
(2)若反應(yīng)前兩個(gè)氘核的動(dòng)能均為0.35 MeV.它們正面對(duì)撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？

Answer 1

(1) 3.26 MeV(2) E_kHe＝0.99 MeV，E_kn＝2.97 MeV.

(1)聚變的核反應(yīng)方程2H→He＋n，核反應(yīng)過程中的質(zhì)量虧損為Δm＝2m_D－(m_He＋m_n)＝0.0035 u
釋放的核能為ΔE＝0.0035×931.5 MeV＝3.26 MeV.
(2)對(duì)撞過程動(dòng)量守恒，由于反應(yīng)前兩氘核動(dòng)能相同，其動(dòng)量等值反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的動(dòng)量為0，即
0＝m_Hev_He＋m_nv_n，反應(yīng)前后總能量守恒，得
m_Hev＋m_nv＝ΔE＋2E_k0，
解得E_kHe＝0.99 MeV，E_kn＝2.97 MeV.