Question

【題目】在可控核反應堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑．中子在重水中可與 H核碰撞減速，在石墨中與 C核碰撞減速．上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型．某反應堆中快中子與靜止的靶核發生對心正碰，通過計算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水和石墨作減速劑，哪種減速效果更好？ ．

Answer 1

【答案】重水減速效果更好
【解析】設中子的質量為mn ， 靶核質量為m ，
以中子的初速度方向為正方向，
由動量守恒定律：mnv0=mnv1+mv2
由能量守恒定律得： mnv12+ mv22= mnv02 ，
解得：v1= ，
在重水中靶核質量m=2mn
解得：v1H= =﹣ v0 ，
在石墨中靶核的質量m=12mn
v1C= =﹣11v0/3 ，
與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好．
所以答案是：重水減速效果更好．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用核裂變與核聚變和質能方程的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握所有核反應的反應前后都遵守：質量數守恒、電荷數守恒；愛因斯坦的相對論指出：物體的能量和質量之間存在著密切的聯系，它們的關系是：E = mc2，這就是愛因斯坦的質能方程．