Question

（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m_n=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E_k0=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?

Answer 1

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=m_Hev_He＋m_nv_n      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m_He∶m_n=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