Question

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m_D=2.01360u，氦核的质量m_He=3.0150u，中子的质量m_n=1.0087u．
（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为0.35Mev．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

（1）聚变的核反应方程：2₁²H→₂³He+₀¹n
核反应过程中的质量亏损为△m=2m_D-（m_He+m_n）=0.0035u
释放的核能为△E=△mc²=0.0035uc²=3.26MeV                
（2）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：
0=m_Hev_He+m_nv_n，
反应前后总能量守恒，得：

1

2

mHevHe2+

1

2

mnvn2=△E+2Ek0，
解得：E_kHe=0.99Mev，E_kn=2.97Mev．                                     
答：（1）聚变的核反应方程：2₁²H→₂³He+₀¹n，释放的核能为3.26MeV；   
    （2）产生的氦核的动能为0.99Mev，中子的动能为2.97Mev．