(18分)两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)。已知氘核质量m0=2.0136u,氦核质量=3.015u,中子质量mn=1.0087u。
(1)写出聚变方程并算出释放的核能(已知1u= 931.5MeV);
(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35MeV,它们正面对撞发生核聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?
(18分)两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)。已知氘核质量m0=2.0136u,氦核质量=3.015u,中子质量mn=1.0087u。
(1)写出聚变方程并算出释放的核能(已知1u= 931.5MeV);
(2)若反应前两氘核的动能均为Ek0=0.35MeV,它们正面对撞发生核聚变,且反应后释放的核能全部转变为动能,则反应产生的氦核和中子的动能各为多大?
解析:
(1)聚变的核反应方程为:
这个核反应中的质量亏损
.
由爱因斯坦质能方程得释放的核能为
ΔE=Δmc2=0.0035uc2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV
(2)把两个氘核作为一个系统,对撞过程中动量守恒.由于反应前两氘核动能相同,其动量等值反向,因此反应前后系统的总动量恒为零,即
0=mHevHe+mnvn ①
又由于反应前后总能量守恒,故反应后氦核和中子的总动能为
②
又mHe∶mn=4∶1,所以,氦核和中子的速率之比为
把这两个关系式代入②式得
即(3.26+2×0.35)MeV=5
所以,氦核的动能和中子的动能分别为