Cho phản ứng hạt nhân: \(_1^2{\rm{D}} + _1^2{\rm{D}} \to _2^3{\rm{He}} + {\rm{n}}\).

46/52

Cho phản ứng hạt nhân: \(_1^2{\rm{D}} + _1^2{\rm{D}} \to _2^3{\rm{He}} + {\rm{n}}\). Biết khối lượng của \(_1^2{\rm{D}},_2^3{\rm{He}},\) n lần lượt là m_D = 2,0135 amu; m_He = 3,0149 amu; m_n = 1,0087 amu. Khối lượng Deuterium cần thiết để có thể thu được năng lượng nhiệt hạch tương đương với năng lượng toả ra khi đốt 1 tấn than là (biết năng lượng toả ra khi đốt 1 kg than là 30000 kJ)

0,4 g.

4 kg.

8 g.

4 g.

Giải thích

Đáo án đúng là A

Năng lượng tỏa ra khi đốt 1 tấn than là

→1MeV=1,6⋅10−13 JQ=3.1010 J=1,875.1023MeV.

Năng lượng tỏa ra trong một phản ứng là

\(\Delta {\rm{E}} = \left( {{{\rm{m}}_{{\rm{truoc }}}} - {{\rm{m}}_{{\rm{sau }}}}} \right){{\rm{c}}^2} = \left( {2\;{{\rm{m}}_{\rm{D}}} - {{\rm{m}}_{{\rm{He}}}} - {{\rm{m}}_{\rm{n}}}} \right){{\rm{c}}^2}\)\( \Rightarrow \Delta {\rm{E}} = (2.2,0135 - 3,0149 - 1,0087)\underbrace {{\rm{u}}{{\rm{c}}^2}}_{931,5{\rm{MeV}}} = 3,1671{\rm{MeV}}.\)

\(_1^2{\rm{D}} + _1^2{\rm{D}} \to _2^3{\rm{He}} + {\rm{n}} \Rightarrow \) Cứ mỗi phản ứng hạt nhân thì có 2 hạt \(_1^2{\rm{D}}\)

\( \Rightarrow \) Số phản ứng hạt nhân bằng một nửa số hạt \(_1^2{\rm{D}}\)

\( \Rightarrow {\rm{Q}} = {\rm{N}} \cdot \Delta {\rm{E}} = \left( {\frac{{\rm{m}}}{{\rm{A}}}} \right)\frac{{{{\rm{N}}_{\rm{A}}}}}{2}\Delta {\rm{E}} \Rightarrow 1,875 \cdot {10^{23}} = \left( {\frac{{\rm{m}}}{2}} \right)\frac{{{\rm{6,02}}{\rm{.1}}{{\rm{0}}^{23}}}}{2} \cdot 3,1671 \Rightarrow {\rm{m}} = 0,4\;{\rm{g}}\)