Question

两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素)．已知氘核的质量m_D＝2.01360 u，氦核的质量m_He＝3.0150 u，中子的质量m_n＝1.0087 u   .
(1)写出聚变方程并计算释放的核能．
(2)若反应前两个氘核的动能均为0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？

Answer 1

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

(1)聚变的核反应方程2H→He＋n，核反应过程中的质量亏损为Δm＝2m_D－(m_He＋m_n)＝0.0035 u
释放的核能为ΔE＝0.0035×931.5 MeV＝3.26 MeV.
(2)对撞过程动量守恒，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动量为0，即
0＝m_Hev_He＋m_nv_n，反应前后总能量守恒，得
m_Hev＋m_nv＝ΔE＋2E_k0，
解得E_kHe＝0.99 MeV，E_kn＝2.97 MeV.