Question

在可控热核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与H核碰撞减速，在石墨中与C核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？

Answer 1

答案：重水减速效果更好

解析：设中子质量为M_n，靶核质量为M，由动量守恒定律：

M_nv₀＝M_nv₁＋Mv₂①

由能量守恒：

M_nv＝M_nv＋Mv②

解得：v₁＝v₀

在重水中靶核质量M_H＝2M_n

v′＝v₀＝－v₀③

在石墨中靶核质量：

M_C＝12M_n，

v′＝v₀＝－v₀④

与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．