25.(20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1L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300L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。

如上图所示为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区域,围着磁感应强度为零的圆形区域,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,电荷量为,环形磁场的内半径为,外半径。

(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。

已知的质量为,的质量为,粒子的质量为,的质量为,质子质量为,电子质量为,光速为。

A.              (       )

B.        (       )

C.               (        )

D.1               (       )

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

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

 0  156384  156392  156398  156402  156408  156410  156414  156420  156422  156428  156434  156438  156440  156444  156450  156452  156458  156462  156464  156468  156470  156474  156476  156478  156479  156480  156482  156483  156484  156486  156488  156492  156494  156498  156500  156504  156510  156512  156518  156522  156524  156528  156534  156540  156542  156548  156552  156554  156560  156564  156570  156578  447090 

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