Question

兩個(gè)氘核聚變產(chǎn)生一個(gè)中子和氦核（氦的同位素）．已知氘核的質(zhì)量m_D=2.01360u，氦核的質(zhì)量m_He=3.0150u，中子的質(zhì)量m_n=1.0087u．
（1）寫出聚變方程并計(jì)算釋放的核能．
（2）若反應(yīng)前兩個(gè)氘核的動(dòng)能為0.35Mev．它們正面對(duì)撞發(fā)生聚變，且反應(yīng)后釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，則產(chǎn)生的氦核和中子的動(dòng)能各為多大？

Answer 1

（1）聚變的核反應(yīng)方程：2₁²H→₂³He+₀¹n
核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損為△m=2m_D-（m_He+m_n）=0.0035u
釋放的核能為△E=△mc²=0.0035uc²=3.26MeV                
（2）對(duì)撞過(guò)程動(dòng)量守恒，由于反應(yīng)前兩氘核動(dòng)能相同，其動(dòng)量等值反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的動(dòng)量為0．即：
0=m_Hev_He+m_nv_n，
反應(yīng)前后總能量守恒，得：

1

2

mHevHe2+

1

2

mnvn2=△E+2Ek0，
解得：E_kHe=0.99Mev，E_kn=2.97Mev．                                     
答：（1）聚變的核反應(yīng)方程：2₁²H→₂³He+₀¹n，釋放的核能為3.26MeV；   
    （2）產(chǎn)生的氦核的動(dòng)能為0.99Mev，中子的動(dòng)能為2.97Mev．