解析：根據(jù)題中給出的條件,可算出質(zhì)量虧損,運用質(zhì)能方程可求出,也可由1 u相當(dāng)?shù)哪芰壳蟪?把兩個氘核作為一個系統(tǒng),對撞過程中動量守恒.由于反應(yīng)前兩氘核動能相同,其動量等值反向,因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零.對撞前后總能量也是守恒的.根據(jù)反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量守恒、總能量守恒可求出氦核和中子的動能.
(1)聚變的核反應(yīng)方程為 2 → + ,
這個核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為：
Δm =2mD-(mHe+mn)=(2×2.013 6-3.015 0-1.008 7) u=0.003 5 u,
釋放的核能為ΔE=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV
(2)把兩個氘核作為一個系統(tǒng),對撞過程中動量守恒.由于反應(yīng)前兩氘核動能相同,其動量等值反向,因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量恒為零.即
0=mHevHe+mnvn①
又由于反應(yīng)前后總能量守恒,故反應(yīng)后氦核和中子的總動能為：
mHevHe2+ mnvn2=ΔE+2EkD②
因為mHe∶mn=3∶1,所以氦核和中子的速率之比為：vHe/vn=1/3.
把這兩個關(guān)系式代入②式得ΔE+2EkD=4× mHevHe2=4EkHe.
即(3.26 + 2×0.35)MeV=4EkHe.得氦核的動能和中子的動能分別為：
EkHe= (3.26+2×0.35)MeV=0.99 MeV,
Ekn=3EkHe=2.97 MeV.