Question

【題目】在可控核反應(yīng)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(jiǎn)化為彈性碰撞模型．某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對(duì)心正碰，通過計(jì)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(shè)中子的質(zhì)量為mn ， 靶核質(zhì)量為m ，
以中子的初速度方向?yàn)檎�方向�?/span>
由動(dòng)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(zhì)量m=2mn
解得：v1H= =﹣ v0 ，
在石墨中靶核的質(zhì)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(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用核裂變與核聚變和質(zhì)能方程的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒；愛因斯坦的相對(duì)論指出：物體的能量和質(zhì)量之間存在著密切的聯(lián)系，它們的關(guān)系是：E = mc2，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程．