Question

用中子轟擊鋰核（₃⁶Li）發生核反應，生成氚核（₁³H）和α粒子，同時釋放出4.8MeV的核能（1eV=1.6×10^-19J）．
（1）寫出上述核反應方程．
（2）計算核反應過程中的質量虧損（以千克為單位，計算結果保留兩位有效數字）．
（3）若反應前中子以0.3MeV的動能和鋰核發生正碰，且碰撞前中子和鋰核具有等大反向的動量，核反應過程中釋放出的核能全部轉化為動能，則反應后生成的氚核和α粒子的動能各為多大？

Answer 1

分析：（1）α粒子的符號是₂⁴He，寫出核反應方程．
（2）由愛因斯坦質能方程求出核反應過程中的質量虧損．
（3）動能和鋰核發生正碰，動量守恒，能量也守恒．反應后生成的氚核和α粒子的總動能等于核反應過程中釋放出的核能與碰撞前中子和鋰核總動能之和．

解答：解：（1）上述核反應方程是：₀¹n+₃⁶Li→₁³H+₂⁴He．
（2）根據△E=△Mc²，得△M=

△E

c2

=

4.8×106×1.6×10-19

(3×108)

kg=8.5×10^-30kg                
（3）由EK=

p2

2m

得：EKLi=

1

6

EKn=0.05MeV
根據動量守恒和能量守恒得：

由 0= 2mHEKH - 2mHeEKHe EKH+EKHe=△E+EKn+EKLi 代入數據得：EKH=2.94MeV，EKHe=2.21MeV.

答：（1）上述核反應方程是：₀¹n+₃⁶Li→₁³H+₂⁴He．
（2）核反應過程中的質量虧損為8.5×10^-30kg．
（3）反應后生成的氚核和α粒子的動能各為2.94MeV和2.21MeV．

點評：微觀粒子的碰撞是彈性，遵守兩大守恒：動量守恒和能量守恒．書寫核反應方程是基本功，要熟練．