半個世紀(jì)以來,熱核聚變的研究一直圍繞著一個主題,那就是要實現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng),造出一個人造太陽,一勞永逸地解決人類的能源危機。在受控核聚變裝置中,需要把核反應(yīng)物質(zhì)——氘(
)和氚(
)“加熱”到上億度而成為等離子體,而這些等離子體無法用通常意義上的“容器”盛裝,只能用強磁場來束縛它們。前不久,中國科學(xué)家率先建成了世界上第一個可控全超導(dǎo)核聚變實驗裝置,模擬太陽實現(xiàn)可控的核聚變。
可控全超導(dǎo)核聚變裝置從內(nèi)到外有五層部件構(gòu)成,比較復(fù)雜,F(xiàn)在按下面的簡化模型來討論這個問題:如圖所示,設(shè)想最關(guān)鍵的環(huán)狀磁容器是一個橫截面為環(huán)形的區(qū)域:內(nèi)徑為R
1,外徑為R
2,區(qū)域內(nèi)有垂直于截面向里的磁感強度為B的勻強磁場。
(1)該核反應(yīng)方程式為:_____________________________;
(2)已知氘(
)、氚(
)、氦(
)核、中子(
)的靜質(zhì)量分別為m
1、m
2、m
3、m
4,那么在每一個核反應(yīng)中釋放的能量為多少?(已知光速為C)
(3)若等離子體源恰好放置在環(huán)心O點,它能沿半徑方向輻射出各種速率的帶電粒子,這些帶電粒子的最大荷質(zhì)比為k,不計帶電離子的重力,該磁場能夠約束住的這些帶電粒子的最大速率是多少?