Question

【题目】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mD＝2.01360 u，氦核的质量mHe＝3.0150 u，中子的质量mn＝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

【答案】(1) 3.26 MeV(2) EkHe＝0.99 MeV，Ekn＝2.97 MeV.

【解析】

根据质量数守恒和核电荷数守恒写出核反应方程式；根据爱因斯坦质能方程即可求出核反应释放的能量；把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒，且在反应前后总能量守恒，可根据动量守恒定律及能量守恒定律即可求解反应产生的氦核和中子的动能。

解：（1）聚变的核反应方程：

（2）核反应过程中的质量亏损为

释放的核能为

（3）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：

反应前后总能量守恒，得：

解得：，