Question

2011年3月11日，日本发生9.0级地震后爆发海啸，导致福岛核电站核泄漏，核安全问题引起世界关注．福岛核电站属于轻水反应堆，即反应堆使用普通水作为减速剂，使快中子减速变成慢中子，便于被U俘获，发生可控制核裂变的链式反应．

①若铀核U俘获一个慢中子，发生核裂变后产生了Xe和Sr，试写出核裂变方程．

②若快中子的减速过程可视为快中子与普通水中H核发生对心正碰后减速．上述碰撞过程可简化为弹性碰撞，现假定某次碰撞前快中子速率为v₀，靶核H核静止．试通过计算说明，此次碰撞后中子的速度变为多少？(已知氢核质量和中子质量近似相等)．

Answer 1

①2U＋n―→Xe＋Sr＋3n；（2分）

②中子质量为m，原来速度为v₀，碰撞后速度为v₁，

质子质量为M，碰撞后速度为v₂，则由动量守恒得：

mv₀＝mv₁＋Mv₂，能量守恒得：（2分）

mv＝mv＋Mv，（2分）

得v₁＝v₀，v₂＝v₀，（2分）

由于中子质量m与质子质量M近似相等，

即m＝M，则v₁＝0. （1分）