Question

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

Answer 1

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

(1)聚變的核反應方程2H→He＋n，核反應過程中的質量虧損為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)對撞過程動量守恒，由于反應前兩氘核動能相同，其動量等值反向，因此反應前后系統(tǒng)的動量為0，即
0＝m_Hev_He＋m_nv_n，反應前后總能量守恒，得
m_Hev＋m_nv＝ΔE＋2E_k0，
解得E_kHe＝0.99 MeV，E_kn＝2.97 MeV.