海水中含有丰富的氘，可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为21H+21H→32He+10n，其中氘核的质量为2.0130u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u（1u相当于931.5MeV）．求：（1）核

Question

海水中含有丰富的氘，可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为

2

1

H+

2

1

H→

3

2

He+

1

0

n，其中氘核的质量为2.0130u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u（1u相当于931.5MeV）．求：
（1）核反应中释放的核能（结果保留三位有效数字）
（2）两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，若核能全部转化为动能，求反应中产生的中子和氦核的动能（结果保留3位有效数字）．

Answer 1

（1）反应过程中质量减少了：
△m=2×2.0130u-1.0087u-3.0150u=0.0023u
反应过程中释放的核能：
△E=0.0023×931.5MeV=2.14MeV；
（3）设中子和氦核的动量分别为P₁和P₂，碰撞过程系统动量守恒，以中子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：P₁+P₂=0，由此得P₁和P₂大小相等，由动能和动量关系E=(P2)/(2m)及氦核和中子质量关系得中子的动能E₁是氦核动能E₂的3倍，即：
E₁：E₂=3：1，
由能量守恒定律得：E₁+E₂=△E+2×0.35，
由以上可以算出：E₂=0.99MeV，E₁=2.97 MeV；
答：（1）上述核反应中释放的核能是2.14MeV；
（2）反应中生成的He核和中子的动能分别是0.99MeV，2.97 MeV．