氘和氚发生聚变释放能量 21H+ 31H→ 42He+ 10n+17.6MeV.若2克氘完全聚变释放的能量是(N0是阿佛加得罗常数)( )A．N0×17.6MeVB．2N0×17.6MeVC．3N0×17.6MeVD．5N0×17.6MeV 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

氘和氚发生聚变释放能量

H+

H→

He+

n+17.6MeV，若2克氘完全聚变释放的能量是（N₀是阿佛加得罗常数）（　　）

A．N₀×17.6MeV

B．2N₀×17.6MeV

C．3N₀×17.6MeV

D．5N₀×17.6MeV

分析：求出2g氘的物质的量，从而求出2克氘完全聚变释放的能量．

解答：解：氘核的原子质量是2g即1摩尔，所以2克氘有一摩尔的氘核，有N₀个氘核，则释放的能量为N₀×17.6MeV．故A正确，B、C、D错误．
故选A．

点评：本题考查了有关核能的利用，将所学理论知识和实际情况相结合，平时要加强这方面的练习，提高解决实际问题的能力．

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（2009?天津模拟）核聚变能以氘、氚等为燃料，具有安全、洁净、储量丰富三大优点，是最终解决人类能源危机的最有效手段．
（1）两个氘核

H结合成一个氦核

He时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出核反应的方程．若氘核的质量为m₁，氦核的质量为m₂，所放出粒子的质量为m₃，求这个核反应中释放出的能量为多少？
（2）要使两个氘核能够发生聚变反应，必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起，已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时，它们的电势能为

4πε0(2R)

（其中e为氘核的电量，R为氘核半径，ε₀为介电常数，均为已知），则两个相距较远（可认为电势能为零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变？
（3）当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度．有一种用磁场来“约束”高温等离子体的装置叫做“托卡马克”，如图所示为其“约束”原理图：两个同心圆的半径分别为r₁和r₂，等离子体只在半径为r₁的圆形区域内反应，两圆之间的环形区内存在着垂直于截面的匀强磁场．为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出，所加磁场磁感应强度的最小值为多少？（不考虑速度大小对氘核质量的影响）

（17分）2007年3月1日，国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收。作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从1升海水中提取氢的同位素氘，在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量，这就相当于人类为自己制造了一个小太阳，可以得到无穷尽的清洁能源。作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料。如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束。设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为R₁，外半径R₂ =（1+）R₁。

（1）将下列核反应方程补充完整，指出哪个属于核聚变方程。并求出聚变过程中释放的核能E₀。已知H的质量为m₂，H的质量为m₃，α粒子的质量为m_α，的质量为m_n，质子质量为m_P，电子质量为m_e，光速为c。

A．（） B．( )

C．( ) D．( )

（2）若要使从a区域沿任何方向，速率为v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度B至少为多大?

（3）若b区域内磁场的磁感应强度为B，离子从a区域中心O点沿半径OM方向以某一速度射入b区，恰好不越出磁场的外边界。请画出在该情况下离子在a、b区域内运动一个周期的轨迹，并求出周期T。

（14分）核聚变能以氘、氚等为燃料，具有安全、洁净、资源无限三大优点，是最终解决人类能源危机的最有效手段。

（1）两个氘核结合成一个氦核时，要放出某种粒子，同时释放出能量，写出核反应的方程。若氘核的质量为m₁, 氦核的质量为m₂，所放出粒子的质量为m₃，求这个核反应中释放出的能量为多少？

（2）要使两个氘核能够发生聚变反应，必须使它们以巨大的速度冲破库仑斥力而碰到一起，已知当两个氘核恰好能够彼此接触发生聚变时，它们的电势能为（其中e为氘核的电量，R为氘核半径，为介电常数,均为已知），则两个相距较远（可认为电势能为零）的等速氘核，至少具有多大的速度才能在相向运动后碰在一起而发生聚变？

（3）当将氘核加热成几百万度的等离子状态时就可以使其获得所需速度。有一种用磁场来“约束”高温等离子体的装置叫做“托卡马克”，如图所示为其“约束”原理图：两个同心圆的半径分别为r₁和r₂，等离子体只在半径为r₁的圆形区域内反应，两圆之间的环形区内存在着垂直于截面的匀强磁场。为保证速率为v的氘核从反应区进入磁场后不能从磁场区域的外边界射出，所加磁场磁感应强度的最小值为多少？（不考虑速度大小对氘核质量的影响）

2007年3月1日，国家重大科学工程项引"EAST超导托卡马克核聚变实验装置"在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收．作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从l升海水中提取氢的同位素氘。在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量．这就相当于人类为自己制造了一个小太阳。可以得到无穷尽的清洁能源．作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种．其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料．

如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域,a区域内的离子向各个方向运动。离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束．设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为，外半径．