Phản ứng tổng hợp deuterium - tritium (gọi là phản ứng D - T là một trong những phản ứng nhiệt hạch cơ bản nhất trong các lò phản ứng nhiệt hạch

20/25

Phản ứng tổng hợp \(deuterium - tritium\) (gọi là phản ứng \(D - T\)) là một trong những phản ứng nhiệt hạch cơ bản nhất trong các lò phản ứng nhiệt hạch.

\({}_1^2H + {}_1^3H \to {}_2^4He + {}_0^1n + Q\)

Cho biết các khối lượng các hạt : \({m_{{}_1^2H}} = 2,014102\;amu\), \({m_{{}_1^3H}} = 3,016090\;amu\), \({m_n} = 1,008665\;amu\), \({m_{He}} = 4,002603\;amu\).

1. Các hạt nhân \(deuterium - tritium\) có cùng số \(proton\) bằng bao nhiêu?	A.\(1\).
2. Năng lượng tỏa ra trong mỗi phản ứng nhiệt hạch là bao nhiêu\(\;MeV\;\)?	B.\(1,83\).
3. Giả sử bán kính của \(deuterium\) và \(tritium\) đều xấp xỉ bằng \(r = 1,{5.10^{ - 15}}\;m\). Thế năng tĩnh điện khi chúng ở gần nhau nhất được xác định bởi \(\frac{{k{e^2}}}{{2l}}\). Động năng cần thiết để thắng lại lực đẩy \(Coulomb\) giữa chúng là \(x{.10^{27}}\;MeV\). Giá trị của \(x\) bằng bao nhiêu ?	C.\(4,8\).
4. Các khí trên phải được đun nóng đến nhiệt độ \(z{.10^9}\;K\) mới có thể xảy ra phản ứng nhiệt hạch. Giá trị của \(z\) là.	D.\(3,7\).
	E.\(3,4\).
	F.\(17,62\).

1 – __ ; 2 – __ ; 3 – __ ; 4 – __

Click vào chỗ trống để nhập đáp án. Nhấn Enter để xác nhận, Esc để hủy.

Giải thích

1 – A; 2 – F; 3 – C; 4 – D.

1. Các hạt nhân \(deuterium - tritium\) có cùng số \(proton\) bằng \(1\).

2. Năng lượng tỏa ra trong mỗi phản ứng nhiệt hạch :

\(Q = \left( {{m_{{}_1^2H}} + {m_{{}_1^3H}} - {m_{He}} - {m_n}} \right){c^2}\)

\(Q = \left[ {\left( {2,014102} \right) + \left( {3,016090} \right) - \left( {4,002603} \right) - \left( {1,008665} \right)} \right].931,5 = 17,62\;MeV\;\;\;\;\;\;\;\;\;\)

3. Khoảng cách giữa \(deuterium - tritium\) khi chúng chạm vào nhau:

\(r = 2l = 2.\left( {1,{{5.10}^{ - 15}}} \right) = 3,{0.10^{ - 15}}\;m\)

Điện tích của mỗi hạt nhân tương ứng là :

\({q_{{}_1^2H}} = {q_{{}_1^3H}} = e\)

⟹ Năng lượng tối thiểu phải bằng thế năng tĩnh điện giữa hai hạt nhân khi chúng tiếp xúc nhau :

\({E_d} = \frac{{k{q^2}}}{l} = \frac{{\left( {{{9.10}^9}} \right).{{\left( {1,{{6.10}^{ - 19}}} \right)}^2}}}{{\left( {3,{{0.10}^{ - 15}}} \right)}} = 7,{7.10^{14}}\;J = 4,{8.10^{27}}\;MeV\)

\(x = 4,8\;\;\;\)

4. Nhiệt độ cần đun nóng :

\({E_d} = \frac{3}{2}kT \to T = \frac{{2{E_d}}}{3} = \frac{{2.\left( {7,{{68.10}^{14}}} \right)}}{3} = 3,{7.10^9}\;K\)

Vậy :

\(z = 3,7\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\)