題目列表(包括答案和解析)
(14分)核聚變能以氘、氚等為燃料,具有安全、潔凈、資源無限三大優點,是最終解決人類能源危機的最有效手段。
(1)兩個氘核結合成一個氦核
時,要放出某種粒子,同時釋放出能量,寫出核反應的方程。若氘核的質量為m1, 氦核的質量為m2,所放出粒子的質量為m3,求這個核反應中釋放出的能量為多少?
(2)要使兩個氘核能夠發生聚變反應,必須使它們以巨大的速度沖破庫侖斥力而碰到一起,已知當兩個氘核恰好能夠彼此接觸發生聚變時,它們的電勢能為(其中e為氘核的電量,R為氘核半徑,
為介電常數,均為已知),則兩個相距較遠(可認為電勢能為零)的等速氘核,至少具有多大的速度才能在相向運動后碰在一起而發生聚變?
(3)當將氘核加熱成幾百萬度的等離子狀態時就可以使其獲得所需速度。有一種用磁場來“約束”高溫等離子體的裝置叫做“托卡馬克”,如圖所示為其“約束”原理圖:兩個同心圓的半徑分別為r1和r2,等離子體只在半徑為r1的圓形區域內反應,兩圓之間的環形區內存在著垂直于截面的勻強磁場。為保證速率為v的氘核從反應區進入磁場后不能從磁場區域的外邊界射出,所加磁場磁感應強度的最小值為多少?(不考慮速度大小對氘核質量的影響)
核聚變能是一種具有經濟性能優越、安全可靠、無環境污染等優勢的新能源.近年來,受控核聚變的科學可行性已得到驗證,目前正在突破關鍵技術,最終將建成商用核聚變電站.一種常見的核聚變反應是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦,并釋放一個中子.若已知氘原子的質量為,氚原子的質量為
,氦原子的質量為4.0026u,中子的質量為1.0087u,
.
(1)寫出氘和氚聚合的反應方程.
(2)試計算這個核反應釋放出來的能量.
(3)若建一座功率為的核聚變電站,假設聚變所產生的能量有一半變成了電能,每年要消耗多少氘的質量?
(一年按計算,光速
,結果取二位有效數字)
(4分)核聚變能是一種具有經濟性能優越、安全可靠、無環境污染等優勢的新能源。近年來,受控核聚變的科學可行性已得到驗證,目前正在突破關鍵技術,最終將建成商用核聚變電站。一種常見的核聚變反應是由氫的同位素氘(又叫重氫)和氚(又叫超重氫)聚合成氦,并釋放一個中子。若已知氘原子的質量為2.0141u,氚原子的質量為3.0160u,氦原子的質量為4.0026u,中子的質量為1.0087u,1u = 1.66×10-
27kg。則這個核反應釋放出來的能量E = _______________ J。(光速c=3.00×108m/s,1u相當于935MeV,結果取二位有效數字)
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