Question

【題目】在用鈾235（）做燃料的核反應(yīng)堆中，鈾235核吸收一個(gè)中子后，可發(fā)生裂變反應(yīng)生成鋇（）、氪（）和x個(gè)中子，并放出能量，其核反應(yīng)方程為

(1)其中x等于多少？

(2)已知中子的質(zhì)量為m，核的質(zhì)量為m1，核的質(zhì)量為m2，核的質(zhì)量為m3，真空中光速為c，一個(gè)鈾235核發(fā)生上述裂變反應(yīng)釋放的核能為多少？

(3)上述裂變反應(yīng)產(chǎn)生的中子速度太快，鈾核不能“捉”住它，從而不能使反應(yīng)堆中裂變反應(yīng)進(jìn)行下去，所以要將反應(yīng)放出的中子減速。石墨、重水常用作減速劑，中子在石墨中與碳核碰撞減速，在重水中與氘核碰撞減速。假設(shè)上述碰撞均為正碰，且為彈性碰撞，并認(rèn)為碰撞前碳核和氘核都是靜止的，碰撞模型可簡化為如圖所示，其中1代表中子，質(zhì)量為m，碰前速度為v；2代表碳核或氘核，質(zhì)量用M表示（其中碳核質(zhì)量M1=12m，氘核質(zhì)量M2=2m），碰前速度為0.通過計(jì)算說明，僅從一次碰撞角度考慮，用石墨、重水做減速劑，那種減速效果更好？

Answer 1

【答案】(1) 3；(2)；(3)重水

【解析】

（1）根據(jù)

根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒

解得

（2）核反應(yīng)的質(zhì)量虧損

根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得

（3）設(shè)碰后中子的速度為、碳核或氘核的速度為，由于碰撞為正碰，且為彈性

碰撞，所以有

解得

碳核質(zhì)量M1=12m，代入可得，中子與碳核碰后

氘核質(zhì)量M2=2m，代入可得，中子與氘核碰后

其中“-”表示與碰前的速度相反，由于

可知用重水做減速劑減速效果更好