第五节轻核聚变

第五节轻核聚变第1页，共11页，2023年，2月20日，星期三复习:1、在原子核反应产生的核能怎样计算？E=mc2∆E=∆mc21u=951.5MeV2、怎样理解核反应中的质量守恒与质量亏损。第2页，共11页，2023年，2月20日，星期三新课教学一、轻核聚变某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程，同时放出大量的核能。例：1、轻核聚变的条件：核子要距离十分近加热高温热核反应几百万度高温第3页，共11页，2023年，2月20日，星期三2、热核反应的优点：（1）热核反应释放的能量比裂变大得多。（2）反应后的废物较易处理。（3）原料易得。第4页，共11页，2023年，2月20日，星期三例1、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u

核的质量为3.0150u。求：（1）写出两个氘核聚变成的核反应方程式（2）计算上述核反应中释放的核能。23He23He【分析】算出核反应中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程即可求出反应释放的核能。解答：（1）（2）由题给条件可求得质量亏损为：Δm=2.0136×2－(3.0150+1.0087)=0.0035u∴释放的核能为ΔE=Δmc2=931.5×0.0035=3.26MeV第5页，共11页，2023年，2月20日，星期三静止在匀强磁场中的原子核，俘获一个速度为7.7×104m/s的中子而发生核反应放出α粒子后变成一个新原子核，已知中子速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子速度为：2×104m/s，方向与中子速度方向相同，求：（1）生成的新核是什么？写出核反应方程式。（2）生成的新核的速度大小和方向。（3）若α粒子与新核间相互作用不计，则二者在磁场中运动轨道半径之比及周期之比各为多少？6Li3解：（1）写出核反应方程式生成的新核是氚核例2、第6页，共11页，2023年，2月20日，星期三（2）由动量守恒定律mnvn=mαvα+mHvHvn=7.7×104m/svα=2×104m/s∴VH=(mnvn-mαvα)/mH=(1×7.7×104-4×2×104)／3=-1.0×103m/s方向与中子方向相反（3）由r=mv/qB∝mv/qrα:rH=mαvα/qα

：

mHvH/qH

=（4×2／

2

）:（3×0.1）=40:3T=2πm/qB∝m/qTα:TH=4/2:3/1=2:3第7页，共11页，2023年，2月20日，星期三静止在匀强磁场中的核，沿与磁场垂直的方向射出一个α粒子后，变成铀的一种同位素核，同时释放能量为0.09MeV光子。核的质量为238.99965u，铀核质量为234.99347u，α粒子的质量为4.001509u，1u=1.660566×10-27

kg）若不计光子的动量，求：（1）铀核与α粒子回转半径之比RU∶Rα；（2）α粒子的动能为多少？

239

Pu94

239

Pu94解：（1）射出α粒子的过程中动量守恒

239

Pu940=mUvU-mαvα(1)由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式得RU=mUvU/qUBRα=mαvα/qαB（2）由(1)(2)得RU/Rα=qα/qU=2/92=1/46例9.第8页，共11页，2023年，2月20日，星期三（2）核反应中释放的核能为ΔE=Δmc2=(238.999655-234.99347-4.001509)×931.5=4.356MeV由能的转化和守恒定律知EkU+Ekα=ΔE-0.09=4.266MeV∵pU=pα∴由EK=1/2·mv2=p2/2mEKU/EKα=mα/mU=4/235

∴α粒子的动能为EKα=(EkU+Ekα)×mU／(mα+mU)=4.266×235／239=4.195(MeV)第9页，共11页，2023年，2月20日，星期三中子n、质子p、氘核D的质量分别为现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为 若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）A.B.C.D.C第10页，共11页，2023年，2月20日，星期三1．下列说法中正确的是 （）

A．质子与中子的质量不等，但质量数相等

B．两个质子间，不管距离如何，核力总是大于