5.4 核裂变与核聚变 同步培优讲义 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

5.4　核裂变与核聚变　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第五章 原子核 5.4　核裂变与核聚变 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第五章　原子核 建议用时：45 分钟 题量：31 题 难度：★★★★☆ 版本：解析版 ▎学习目标 1．知道核裂变和核聚变的概念，理解链式反应及其发生条件，了解临界体积和临界质量。 2．知道核反应堆的基本构造和各部分作用，了解核电站的工作原理和核废料处理。 3．知道核聚变的概念和发生条件，了解氢弹和可控核聚变的基本原理。 4．能区分裂变与聚变，会用质能方程计算核反应释放的核能，关注核能利用的利弊。 ▎课标与考情 【课标要求】认识原子核的结合能，了解核裂变和核聚变反应的基本原理，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 【考情分析】高考常以选择题考查核反应类型判断、链式反应条件、反应堆部件作用、裂变与聚变的区分，并结合质能方程计算释放能量。常结合华龙一号、EAST人造太阳等科技情境命题，难度中等。 ▎思维导图 5.4 核裂变与核聚变 核裂变与链式反应 定义：重核分裂成中等质量核，释放核能 典型反应：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n 链式反应：中子继续轰击铀核，裂变持续进行 条件：铀块体积 ≥ 临界体积（临界质量） 守恒：质量数、电荷数守恒，质量亏损放能 核反应堆 燃料：浓缩铀23592U；慢化剂：石墨、重水 控制棒：镉棒吸收中子，控制反应速度 核电站：核能 → 内能 → 机械能 → 电能 核废料：含放射性，需妥善处理 核聚变 定义：轻核结合成较大核，释放核能 典型反应：21H＋31H→42He＋10n 条件：高温克服库仑斥力 优点：产能高、燃料丰富、清洁 约束：磁约束（托卡马克）、惯性约束 考向一　核裂变与链式反应 本考向围绕核裂变和链式反应展开，重点是理解铀核裂变的产物、链式反应的条件和临界体积的概念，能区分核裂变与其他核反应类型。 考点一　核裂变与链式反应 ▎知识梳理 1．核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这种核反应叫核裂变。 2．典型反应：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n。铀核裂变产物多样，每次裂变平均放出2～3个中子。 3．链式反应：裂变产生的中子继续轰击其他铀核，使裂变反应一代接一代继续下去。 4．临界体积：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积，相应的质量叫临界质量。 5．核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒；裂变过程有质量亏损，释放核能。 ▎重难诠释 1．链式反应条件：①铀块体积≥临界体积；②有足够浓度的铀235；③中子是慢中子。 2．裂变与衰变的区别：裂变是重核在中子轰击下分裂；衰变是原子核自发放出α或β粒子。 3．裂变释放能量的原因：中等质量核的比结合能大于重核，裂变后比结合能增大，释放核能。 图1　链式反应示意图：每次裂变放出2～3个中子，继续引发新裂变 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．下列反应中能产生链式反应的是（　　） A．2411Na→2412Mg＋0-1e B．199F＋42He→2210Ne＋11H C．21H＋31H→42He＋10n D．23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n 【答案】D 【解答】解： A．该反应是β衰变，故A错误； B．该反应是原子核人工转变，故B错误； C．该反应是轻核聚变，故C错误； D．铀核在中子轰击下裂变为中等质量核并放出中子，放出的中子继续轰击其他铀核，能产生链式反应，故D正确。 故选：D。 2．下面是四个核反应方程，下列说法正确的是（　　）①23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋3X1②21H＋31H→42He＋X2③2412Mg＋42He→2713Al＋X3④23892U→23490Th＋X4 A．①是核裂变，X1是中子 B．②是核聚变，X2是质子 C．③是人工转变，X3是电子 D．④是核裂变，X4是α粒子 【答案】A 【解答】解： ①根据质量数和电荷数守恒：X1质量数＝235+1-90-136＝1，电荷数＝92-38-54＝0，X1为中子，①是核裂变，故A正确； ②X2质量数＝2+3-4＝1，电荷数＝1+1-2＝0，X2为中子，故B错误； ③X3质量数＝24+4-27＝1，电荷数＝12+2-13＝1，X3为质子，故C错误； ④X4质量数＝238-234＝4，电荷数＝92-90＝2，X4为α粒子，但④是α衰变而非核裂变，故D错误。 故选：A。 3．我国科学家钱三强、何泽慧夫妇在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分。如图是铀核俘获中子后裂变成三个质量较大的核和一个质量较小的核时产生的径迹。下列说法错误的是（　　） 图2　铀核裂变径迹：中子轰击后产生多条径迹 A．铀核裂变过程质量数守恒 B．铀核裂变过程质子数守恒 C．铀核裂变过程如果生成物不同，释放的能量可能有差异 D．铀核中使核子紧密结合在一起的作用是弱相互作用 【答案】D 【解答】解： AB．铀核裂变过程质量数和电荷数（质子数）守恒，故AB正确； C．不同生成物的比结合能不同，释放的能量可能有差异，故C正确； D．使核子紧密结合的是强相互作用，不是弱相互作用，故D错误。 本题选错误的，故选：D。 4．一个中子10n被23592U捕获后生成14054Xe和9438Sr的过程中释放出ΔE的核能。已知真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．该反应是原子核的聚变 B．23592U没有放射性 C．该反应过程中的质量亏损为Δm＝ΔE/c2 D．23592U的比结合能为ΔE/235 【答案】C 【解答】解： A．该反应是重核裂变，故A错误； B．原子序数≥83的元素都有放射性，23592U有放射性，故B错误； C．由质能方程ΔE＝Δmc2，得Δm＝ΔE/c2，故C正确； D．ΔE是裂变释放的能量，不是23592U的结合能，故D错误。 故选：C。 5．为使链式反应能够持续地进行，可采用的办法是（　　） A．减小铀块体积 B．用石墨慢化中子 C．用镉棒吸收中子 D．铀核裂变释放的中子直接去轰击另外的铀核 【答案】B 【解答】解： A．铀块体积须达到临界体积才能维持链式反应，减小体积无法维持，故A错误； B．石墨（慢化剂）使快中子减速为慢中子，慢中子更容易被铀核吸收，维持链式反应，故B正确； C．镉棒吸收中子会减少中子数目，不利于链式反应持续，故C错误； D．裂变释放的是快中子，直接轰击铀核不易被俘获，故D错误。 故选：B。 考向二　反应堆与核电站 本考向围绕核反应堆的构造和核电站工作原理展开，重点是掌握反应堆各组成部分的作用，理解慢中子更容易引发裂变的原因，了解核废料处理和安全防护。 考点二　反应堆与核电站 ▎知识梳理 1．核电站核心是反应堆，主要组成： （1）燃料：铀棒（浓缩铀23592U）； （2）慢化剂：石墨、重水、轻水（使快中子减速为慢中子）； （3）控制棒：镉棒，吸收中子能力强，插入越深吸收中子越多，反应越慢； （4）冷却剂：水或液态金属钠，循环带走热量用于发电。 2．核电站能量转化：核能→内能→机械能→电能。 3．防护：反应堆外修建厚水泥层屏蔽射线；核废料装入特制容器深埋地下。 核电站主要部件及作用 组成部分 材料 作用 核燃料 浓缩铀（23592U） 提供裂变材料 慢化剂 石墨、重水或轻水 使快中子减速为慢中子 控制棒 镉棒 吸收中子，控制反应速度 冷却剂 水或液态金属钠 传输热量，冷却反应堆 防护层 厚水泥层 屏蔽射线，防止辐射泄漏 【实例·科技前沿】华龙一号 2020年11月27日，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号是我国自主研发的三代压水堆核电技术，采用“177堆芯”设计，单台机组年发电量可达近100亿度，相当于减少二氧化碳排放约816万吨。其反应堆内利用慢中子轰击23592U发生可控链式反应，通过镉棒精确控制反应速度，产生的热量经蒸汽发生器驱动汽轮发电机组发电。 ▎重难诠释 1．为什么用慢中子？裂变产生的是快中子，速度太快容易“擦肩而过”不被铀核俘获；慢中子更容易被23592U吸收。 2．控制棒调节原理：镉棒插入深→吸收中子多→链式反应减慢；镉棒提起→吸收中子少→反应加快。 3．慢化剂不是冷却剂：慢化剂使中子减速，冷却剂带走热量，二者功能不同。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．中国科学院在2025年11月发布消息，位于甘肃武威的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆已成功实现钍铀核燃料转换。钍基熔盐堆内的链式反应示意图如图所示，下列相关判断正确的是（　　） 图3　钍基熔盐堆燃料循环与链式反应示意图 A．23290Th→23391Pa属于核聚变反应 B．一个23390Th核27天后必将发生β衰变生成23391Pa C．压强增大，23390Th的半衰期变小 D．钍基熔盐堆是利用中子轰击引起的链式反应来获取核能的 【答案】D 【解答】解： A．23290Th俘获中子后经β衰变生成23392U，属于中子俘获和β衰变，不是核聚变，故A错误； B．半衰期是统计规律，对单个原子核无法确定何时衰变，故B错误； C．半衰期由原子核本身决定，与外界压强、温度无关，故C错误； D．从图中可见中子轰击23592U产生多个中子和裂变产物，引发链式反应获取核能，故D正确。 故选：D。 7．如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为23592U＋10n→14456Ba＋Y＋310n，已知该反应过程中释放能量ΔE，下列说法正确的是（　　） 图4　核反应堆结构示意图：铀棒为燃料，镉棒控制反应，周围为水泥防护层 A．23592U的比结合能为ΔE/235 B．23592U比14456Ba更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 【答案】C 【解答】解： A．ΔE是裂变释放的能量，不是23592U的结合能，故A错误； B．比结合能越大越稳定，裂变产物更稳定，故23592U比Ba更不稳定，故B错误； C．由质量数守恒：Y的核子数＝235+1-144-3＝89，故C正确； D．镉棒作用是吸收中子控制反应速度，不是慢化中子，故D错误。 故选：C。 8．如图所示为核反应堆示意图，铀棒是核燃料，反应方程为23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n。用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核每次碰撞均为弹性正碰，碰撞前氘核静止，则下列说法正确的是（　　） 图5　核反应堆剖面：慢化剂包围铀棒，镉棒插入控制 A．铀核的比结合能比钡核的小 B．该反应为热核反应 C．中子与氘核碰后可原速反弹 D．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度 【答案】A 【解答】解： A．裂变释放能量，产物更稳定，比结合能更大，故铀核比结合能比钡核小，故A正确； B．该反应是重核裂变，不是热核反应（聚变），故B错误； C．氘核质量约为中子的2倍，弹性碰撞后中子速度反向但大小为v/3，不是原速反弹，故C错误； D．镉棒插入深→吸收中子多→反应减慢，故D错误。 故选：A。 9．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） 图6　四幅物理知识示意图：甲核反应堆、乙α粒子散射、丙红外测温、丁厚度自动控制 A．甲图为核反应堆示意图，将镉棒插入深一些，能使链式反应速度增大 B．乙图为卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，推断出原子核内部还有复杂结构 C．丙图中人体体温越高，红外测温枪接收到的最强辐射波长越短 D．丁图中工业上利用α射线来对钢板厚度进行自动控制 【答案】C 【解答】解： A．镉棒插入深→吸收中子多→链式反应速度减小，故A错误； B．卢瑟福通过α粒子散射实验得出原子的核式结构模型，不是推断原子核内部结构，故B错误； C．体温越高，辐射频率越高，波长越短，故C正确； D．α射线穿透能力弱，不能穿透钢板，测厚应用γ射线，故D错误。 故选：C。 10．关于核电站的核反应堆，下列说法正确的是（　　） A．利用热中子是因为热中子速度快，增加反应速度 B．在铀棒周围放重水或普通水的目的是冷却反应堆 C．控制棒通过减速中子达到控制反应速度的目的 D．若核反应剧烈，可将控制棒插入深一些，减慢反应速度 【答案】D 【解答】解： AB．重水或普通水是慢化剂，目的是使快中子减速为慢中子，不是冷却，也不是因为热中子速度快，故AB错误； C．控制棒（镉棒）通过吸收中子控制反应速度，不是减速中子，故C错误； D．控制棒插入深→吸收中子多→反应速度减慢，故D正确。 故选：D。 考向三　核聚变 本考向围绕核聚变展开，重点是理解核聚变的定义、发生条件和优劣势，能比较裂变与聚变的异同，了解氢弹和托卡马克装置。 考点三　核聚变 ▎知识梳理 1．核聚变：两个轻核结合成质量较大的核。典型反应：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV。 2．发生条件：使轻核间距达到10-15 m以内，需加热到几百万开尔文以上（克服库仑斥力），故又称热核反应。 3．太阳的能量：太阳内部氢核聚变成氦核释放核能。 4．氢弹：先由化学炸药引爆原子弹，原子弹产生的高温高压引发轻核聚变。 5．可控核聚变：磁约束（托卡马克装置，如EAST）和惯性约束。 重核裂变与轻核聚变的比较 比较项 重核裂变 轻核聚变 放能原理 重核分裂为中等质量核 轻核结合为较大质量核 典型反应 23592U＋n→中等质量核＋中子 21H＋31H→42He＋n 条件 中子轰击，铀块≥临界体积 高温（107 K以上） 每个核子放能 较少 比裂变大3～4倍 燃料来源 铀矿，储量有限 海水中氘，储量丰富 放射性污染 废料多，半衰期长 废料少，较清洁 可控性 已商业化（核电站） 尚未商业化 【实例·科技前沿】EAST人造太阳 EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）是中国科学院合肥物质科学研究院建造的全超导托卡马克核聚变实验装置，俗称“人造太阳”。2023年4月，EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒；2025年1月，首次实现1亿摄氏度1066秒稳态运行。其原理是在真空室中加入氘和氚，利用强磁场将高温等离子体约束在真空室内，使轻核克服库仑斥力发生聚变，释放巨大能量。如果可控核聚变实现商业化，人类将获得近乎无限的清洁能源。 图7　EAST全超导托卡马克装置（人造太阳） ▎重难诠释 1．为什么聚变需要高温？两核都带正电，距离接近时库仑斥力巨大；高温使核具有足够动能克服斥力。 2．聚变产能更大：聚变每个核子释放能量约为裂变的3～4倍，且燃料（海水中的氘）几乎取之不尽。 3．磁约束原理：高温等离子体（带电粒子）在磁场中受洛伦兹力做回旋运动，不会碰到容器壁。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．氘核与氚核进行核反应的方程是21H＋31H→42He＋X，该反应属于（　　） A．α衰变 B．β衰变 C．核裂变 D．核聚变 【答案】D 【解答】解： 两个轻核结合成质量较大的核叫核聚变，故D正确。 α衰变是自发放出α粒子，β衰变是自发放出电子，核裂变是重核分裂，故ABC错误。 故选：D。 12．2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录。下列核反应方程中，属于核聚变的是（　　） A．21H＋31H→42He＋10n B．23892U→23490Th＋42He C．42He＋2713Al→3015P＋10n D．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n 【答案】A 【解答】解： A．两个轻核结合成较重核，属于核聚变，故A正确； B．是α衰变，故B错误； C．是原子核人工转变，故C错误； D．是重核裂变，故D错误。 故选：A。 13．氘核与氚核聚变反应方程21H＋31H→42He＋X＋γ。下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．γ射线是电子流 C．氦核比结合能更小 D．可用于制造氢弹 【答案】D 【解答】解： A．由质量数和电荷数守恒：X电荷数＝1+1-2＝0，质量数＝2+3-4＝1，X为中子，故A错误； B．γ射线是高频电磁波，不是电子流，故B错误； C．聚变放热，生成物比结合能更大，故C错误； D．氢弹利用氘氚聚变瞬间释放巨大能量，故D正确。 故选：D。 14．关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　） A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应是重核裂变 【答案】A 【解答】解： A．高温使轻核获得足够动能克服库仑斥力，聚变又称热核反应，故A正确； B．核反应中电荷数守恒，故B错误； C．太阳不断释放能量，由ΔE＝Δmc2知太阳质量在减小，故C错误； D．太阳内部是轻核聚变，不是裂变，故D错误。 故选：A。 15．我国计划在2050年实现可控聚变能装置“人造小太阳”的商业化，21H＋31H→42He＋X是人造小太阳中的核聚变方程，下列说法正确的是（　　） A．核聚变方程中的X是中子，该反应的核燃料与当前核电站采用的核燃料不同 B．原子核必须在超高温下才能发生聚变，说明核聚变过程需要吸收能量 C．核聚变方程中的X是质子，任何两个原子核都可以发生聚变 D．核反应表明，原子核越重，比结合能越大 【答案】A 【解答】解： A．由守恒知X为中子（10n），聚变燃料是氘氚，当前核电站用铀235，故A正确； B．聚变虽需高温触发，但反应本身释放能量（质量亏损），故B错误； C．X是中子不是质子，且只有轻核之间容易聚变，故C错误； D．中等质量核比结合能最大，不是越重越大，故D错误。 故选：A。 ★ 综合培优检测 ★ 本部分综合考查核裂变与链式反应、反应堆与核电站、核聚变及其质能方程计算，融入华龙一号、EAST人造太阳、钍基熔盐堆等科技情境，限时独立完成。 16．我国研究可控核聚变实验取得重大突破。关于氢的同位素氘或氚的核聚变，其核反应方程为21H＋31H→42He＋X，已知21H的比结合能为E1，31H的比结合能为E2，42He的比结合能为E3。下列说法正确的是（　　） A．核反应中的质量亏损对应的能量可由比结合能变化求出 B．X粒子是电子 C．21H的比结合能大于42He的比结合能 D．提升等离子体密度，常温常压下也能发生聚变 【答案】A 【解答】解： A．反应释放的能量等于生成物总结合能减去反应物总结合能，可由比结合能变化求出，故A正确； B．X为中子，故B错误； C．聚变放热，生成物更稳定，42He比结合能大于21H，故C错误； D．聚变必须高温，仅提高密度不能在常温下发生，故D错误。 故选：A。 17．一个氘核与一个氚核聚合成一个氦核时，平均每个核子释放的能量比核裂变大三倍以上。为实现受控核聚变，中国科学院建造了环流器装置EAST，利用磁场约束参加反应的物质。下列说法正确的是（　　） A．氘核的比结合能比氦核的大 B．核裂变比核聚变更加安全、清洁 C．目前我国核电站主要利用轻核聚变获得核能 D．核聚变反应物在环流器中受洛伦兹力而不易飞散 【答案】D 【解答】解： A．聚变放热，生成物比结合能更大，氦核比结合能大于氘核，故A错误； B．聚变几乎无高放射性废料，比裂变更安全清洁，故B错误； C．当前核电站均利用核裂变，聚变尚未商业化，故C错误； D．高温等离子体在磁场中受洛伦兹力做回旋运动，实现磁约束，故D正确。 故选：D。 18．中国环流器二号M装置（HL-2M）近期制造出1.5亿度高温。其核反应方程为31H＋21H→42He＋X，则（　　） A．X为质子（11H） B．该核反应是裂变反应 C．42He的比结合能大于21H的比结合能 D．31H的核子平均质量大于42He的平均质量 【答案】CD 【解答】解： A．由守恒：X质量数＝3+2-4＝1，电荷数＝1+1-2＝0，X为中子，故A错误； B．两个轻核结合是聚变，不是裂变，故B错误； C．聚变放热，生成物比结合能更大，故C正确； D．聚变质量亏损，产物核子平均质量更小，故氚核的核子平均质量大于氦核，D正确。 故选：CD。 19．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现电子温度1.6亿度，其核反应方程为21H＋31H→42He＋X，21H、31H、42He和X的质量分别为m1、m2、m3、m4，光速为c，则（　　） A．X是质子 B．该核反应类型是α衰变 C．一次核反应释放的能量为(m1＋m2﹣m3﹣m4)c2 D．42He的比结合能为(m1＋m2﹣m3﹣m4)c2/4 【答案】C 【解答】解： A．X为中子，故A错误； B．该反应是轻核聚变，不是α衰变，故B错误； C．由质能方程ΔE＝Δmc2＝(m1+m2-m3-m4)c2，故C正确； D．释放的能量不等于氦核的结合能，故D错误。 故选：C。 20．太阳内部核反应之一是一个氘核21H与一个氚核31H聚合成一个氦核42He的同时放出一个粒子，该粒子为（　　） A．正电子（0+1e） B．电子（0-1e） C．中子（10n） D．质子（11H） 【答案】C 【解答】解： 由质量数守恒：2+3＝4+A，得A＝1；由电荷数守恒：1+1＝2+Z，得Z＝0。 故该粒子为中子（10n），故选：C。 21．“人造太阳”内部发生的核反应方程为21H＋31H→42He＋X，已知21H比结合能为E1，31H比结合能为E2，42He比结合能为E3。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中X为电子 B．42He的比结合能小于21H的比结合能 C．核反应吸收的能量为4E3﹣(2E1＋3E2) D．核反应中的质量亏损对应的能量为4E3﹣(2E1＋3E2) 【答案】D 【解答】解： A．X为中子，故A错误； B．聚变放热，42He比结合能大于21H，故B错误； CD．反应释放的能量ΔE＝4E3﹣(2E1+3E2)，即质量亏损对应的能量，是释放而非吸收，故C错误，D正确。 故选：D。 22．科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为11H＋115B→3X，下列说法正确的是（　　） A．X为126C B．该方程为α衰变方程 C．该反应质量数守恒 D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电 【答案】C 【解答】解： A．由守恒：3X质量数＝1+11＝12，每个X质量数＝4；电荷数3X＝1+5＝6，每个X电荷数＝2，X为42He，故A错误； B．该反应是核聚变，不是α衰变，故B错误； C．任何核反应都遵循质量数守恒，故C正确； D．大亚湾核电站采用核裂变发电，故D错误。 故选：C。 23．EAST创造了403秒稳态高约束模式等离子体运行纪录。其核反应方程为21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，光速c＝3.0×108 m/s。下列说法正确的是（　　） A．21H的比结合能大于42He的比结合能 B．粒子X具有较强的电离能力 C．一个氘核和一个氚核聚变亏损的质量约为3.1×10-29 kg D．提升等离子体密度，常温常压下也能发生聚变 【答案】C 【解答】解： A．聚变放热，生成物比结合能更大，故A错误； B．X是中子，电离能力弱、穿透能力强，故B错误； C．由ΔE＝Δmc2，Δm＝ΔE/c2＝17.6×106×1.6×10-19/(3×108)2≈3.1×10-29 kg，故C正确； D．聚变必须高温，故D错误。 故选：C。 24．太阳内部有多种热核反应，其中一个反应方程是21H＋31H→42He＋X，以下说法正确的是（　　） A．X是质子 B．该核反应属于α衰变 C．该核反应属于核聚变 D．该反应是现在核电站中的主要核反应 【答案】C 【解答】解： A．X为中子（质量数1，电荷数0），故A错误； BC．该反应为轻核聚变，不是α衰变，故B错误，C正确； D．当前核电站主要利用重核裂变，故D错误。 故选：C。 25．已知氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程式为21H＋31H→32He＋10n B．氘核的比结合能比氦核的小 C．氘核与氚核间距达到10-10 m就能发生聚变 D．该核反应释放的核能为(m1＋m2)c2 【答案】B 【解答】解： A．正确方程为21H＋31H→42He＋10n，故A错误； B．聚变放热，生成物更稳定，比结合能更大，故氘核比结合能比氦核小，故B正确； C．聚变需间距达到10-15 m以内，不是10-10 m，故C错误； D．释放能量为Δmc2＝(m1+m2-m3-m4)c2，故D错误。 故选：B。 26．下列关于核聚变的说法正确的是（　　） A．轻核聚变过程，原子核的比结合能变大 B．轻核聚变在常温常压下即可自发进行 C．轻核聚变过程，生成物质量大于反应物质量 D．与核裂变相比，核聚变产能效率更低 【答案】A 【解答】解： A．聚变放热，生成物更稳定，比结合能变大，故A正确； B．聚变需高温克服库仑斥力，常温不能自发，故B错误； C．聚变有质量亏损，生成物质量小于反应物，故C错误； D．聚变每个核子放能比裂变大3～4倍，产能效率更高，故D错误。 故选：A。 27．EAST创下403秒运行纪录，为可控核聚变迈出重要一步。以下反应中属于核聚变的是（　　） A．42He＋147N→178O＋11H B．23892U→23490Th＋42He C．21H＋31H→42He＋10n D．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n 【答案】C 【解答】解： A．是原子核人工转变（卢瑟福发现质子），故A错误； B．是α衰变，故B错误； C．两个轻核结合成较重核，是核聚变，故C正确； D．是重核裂变，故D错误。 故选：C。 28．下列说法正确的是（　　） A．147N＋42He→178O＋11H是α衰变方程 B．23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程 C．β射线是原子核外电子电离形成的电子流 D．23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后变为20882Pb 【答案】D 【解答】解： A．是人工核转变，不是α衰变，故A错误； B．是α衰变，不是核裂变，故B错误； C．β射线是原子核内中子转化为质子时放出的电子流，不是核外电子电离，故C错误； D．α衰变次数：(232-208)/4＝6次；β衰变次数：6×2-(90-82)＝4次，故D正确。 故选：D。 29．2025年5月，中国紧凑型聚变能实验装置（BEST）正式启动。在真空室内加入氘（21H）和氚（31H）进行核聚变反应生成42He的同时放出一个中子（10n）。 （1）写出该核聚变反应的方程式； （2）若已知21H质量为m1、31H质量为m2、42He质量为m3、中子质量为m4，真空中光速为c，求一个氘和一个氚聚变释放的核能E； （3）若已知21H的比结合能为E1，31H的比结合能为E2，求42He的比结合能E3（用E1、E2和E表示）。 【解答】解： （1）由质量数和电荷数守恒：21H＋31H→42He＋10n； （2）质量亏损Δm＝m1＋m2﹣m3﹣m4，由质能方程：E＝Δmc2＝(m1＋m2﹣m3﹣m4)c2； （3）反应释放的核能等于生成物总结合能减去反应物总结合能： E＝4E3﹣(2E1＋3E2)，解得 E3＝(E＋2E1＋3E2)/4。 答：（1）21H＋31H→42He＋10n；（2）E＝(m1＋m2﹣m3﹣m4)c2；（3）E3＝(E＋2E1＋3E2)/4。 30．一个氘核（21H）与一个氚核（31H）聚合成一个氦核（42He）的同时放出一个中子，释放17.6 MeV的能量。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09 MeV、2.78 MeV。 （1）写出核反应方程； （2）求氦原子核的比结合能。 【解答】解： （1）由守恒：21H＋31H→42He＋10n； （2）设氘核比结合能E1＝1.09 MeV，氚核比结合能E2＝2.78 MeV，氦核比结合能E3，释放能量ΔE＝17.6 MeV。 由能量守恒：2E1＋3E2＋ΔE＝4E3， 代入：2×1.09＋3×2.78＋17.6＝4E3， 解得 E3＝(2.18＋8.34＋17.6)/4＝28.12/4＝7.03 MeV。 答：（1）21H＋31H→42He＋10n；（2）氦核比结合能为7.03 MeV。 31．我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u，氦3质量为3.0150 u（1 u对应931.5 MeV）。反应后氦3质量是中子的3倍。 （1）写出该反应的核反应方程； （2）两个速率相等的氘核对心碰撞聚变，释放的核能全部转化为氦3和中子的动能，反应前每个氘核动能为0.37 MeV，求反应后氦3和中子的动能。 【解答】解： （1）由守恒：21H＋21H→32He＋10n； （2）质量亏损Δm＝2×2.0136﹣3.0150﹣1.0087＝0.0035 u， 释放核能ΔE＝0.0035×931.5≈3.26 MeV。 两氘核对心碰撞，总动量为0，反应后氦3和中子动量大小相等、方向相反。 由动能与动量关系Ek＝p2/(2m)，质量比为3:1，故动能比为1:3。 总动能＝ΔE＋2Ek0＝3.26＋2×0.37＝4.00 MeV。 氦3动能Ek1＝4.00×1/4＝1.0 MeV；中子动能Ek2＝4.00×3/4＝3.0 MeV。 答：（1）21H＋21H→32He＋10n；（2）氦3动能1.0 MeV，中子动能3.0 MeV。 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 5.4 核裂变与核聚变 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $5.4　核裂变与核聚变　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第五章 原子核 5.4　核裂变与核聚变 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第五章　原子核 建议用时：45 分钟 题量：31 题 难度：★★★★☆ 版本：原卷版 ▎学习目标 1．知道核裂变和核聚变的概念，理解链式反应及其发生条件，了解临界体积和临界质量。 2．知道核反应堆的基本构造和各部分作用，了解核电站的工作原理和核废料处理。 3．知道核聚变的概念和发生条件，了解氢弹和可控核聚变的基本原理。 4．能区分裂变与聚变，会用质能方程计算核反应释放的核能，关注核能利用的利弊。 ▎课标与考情 【课标要求】认识原子核的结合能，了解核裂变和核聚变反应的基本原理，关注核技术应用对人类生活和社会发展的影响。 【考情分析】高考常以选择题考查核反应类型判断、链式反应条件、反应堆部件作用、裂变与聚变的区分，并结合质能方程计算释放能量。常结合华龙一号、EAST人造太阳等科技情境命题，难度中等。 ▎思维导图 5.4 核裂变与核聚变 核裂变与链式反应 定义：重核分裂成中等质量核，释放核能 典型反应：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n 链式反应：中子继续轰击铀核，裂变持续进行 条件：铀块体积 ≥ 临界体积（临界质量） 守恒：质量数、电荷数守恒，质量亏损放能 核反应堆 燃料：浓缩铀23592U；慢化剂：石墨、重水 控制棒：镉棒吸收中子，控制反应速度 核电站：核能 → 内能 → 机械能 → 电能 核废料：含放射性，需妥善处理 核聚变 定义：轻核结合成较大核，释放核能 典型反应：21H＋31H→42He＋10n 条件：高温克服库仑斥力 优点：产能高、燃料丰富、清洁 约束：磁约束（托卡马克）、惯性约束 考向一　核裂变与链式反应 本考向围绕核裂变和链式反应展开，重点是理解铀核裂变的产物、链式反应的条件和临界体积的概念，能区分核裂变与其他核反应类型。 考点一　核裂变与链式反应 ▎知识梳理 1．核裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这种核反应叫核裂变。 2．典型反应：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n。铀核裂变产物多样，每次裂变平均放出2～3个中子。 3．链式反应：裂变产生的中子继续轰击其他铀核，使裂变反应一代接一代继续下去。 4．临界体积：核裂变物质能够发生链式反应的最小体积，相应的质量叫临界质量。 5．核反应遵循质量数守恒和电荷数守恒；裂变过程有质量亏损，释放核能。 ▎重难诠释 1．链式反应条件：①铀块体积≥临界体积；②有足够浓度的铀235；③中子是慢中子。 2．裂变与衰变的区别：裂变是重核在中子轰击下分裂；衰变是原子核自发放出α或β粒子。 3．裂变释放能量的原因：中等质量核的比结合能大于重核，裂变后比结合能增大，释放核能。 图1　链式反应示意图：每次裂变放出2～3个中子，继续引发新裂变 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．下列反应中能产生链式反应的是（　　） A．2411Na→2412Mg＋0-1e B．199F＋42He→2210Ne＋11H C．21H＋31H→42He＋10n D．23592U＋10n→14054Xe＋9438Sr＋210n 2．下面是四个核反应方程，下列说法正确的是（　　）①23592U＋10n→9038Sr＋13654Xe＋3X1②21H＋31H→42He＋X2③2412Mg＋42He→2713Al＋X3④23892U→23490Th＋X4 A．①是核裂变，X1是中子 B．②是核聚变，X2是质子 C．③是人工转变，X3是电子 D．④是核裂变，X4是α粒子 3．我国科学家钱三强、何泽慧夫妇在实验中发现铀核也可能分裂为三部分或四部分。如图是铀核俘获中子后裂变成三个质量较大的核和一个质量较小的核时产生的径迹。下列说法错误的是（　　） 图2　铀核裂变径迹：中子轰击后产生多条径迹 A．铀核裂变过程质量数守恒 B．铀核裂变过程质子数守恒 C．铀核裂变过程如果生成物不同，释放的能量可能有差异 D．铀核中使核子紧密结合在一起的作用是弱相互作用 4．一个中子10n被23592U捕获后生成14054Xe和9438Sr的过程中释放出ΔE的核能。已知真空中的光速为c，下列说法正确的是（　　） A．该反应是原子核的聚变 B．23592U没有放射性 C．该反应过程中的质量亏损为Δm＝ΔE/c2 D．23592U的比结合能为ΔE/235 5．为使链式反应能够持续地进行，可采用的办法是（　　） A．减小铀块体积 B．用石墨慢化中子 C．用镉棒吸收中子 D．铀核裂变释放的中子直接去轰击另外的铀核 考向二　反应堆与核电站 考点二　反应堆与核电站 ▎知识梳理 1．核电站核心是反应堆，主要组成： （1）燃料：铀棒（浓缩铀23592U）； （2）慢化剂：石墨、重水、轻水（使快中子减速为慢中子）； （3）控制棒：镉棒，吸收中子能力强，插入越深吸收中子越多，反应越慢； （4）冷却剂：水或液态金属钠，循环带走热量用于发电。 2．核电站能量转化：核能→内能→机械能→电能。 3．防护：反应堆外修建厚水泥层屏蔽射线；核废料装入特制容器深埋地下。 组成部分 材料 作用 核燃料 浓缩铀（23592U） 提供裂变材料 慢化剂 石墨、重水或轻水 使快中子减速为慢中子 控制棒 镉棒 吸收中子，控制反应速度 冷却剂 水或液态金属钠 传输热量，冷却反应堆 防护层 厚水泥层 屏蔽射线，防止辐射泄漏 【实例·科技前沿】华龙一号 2020年11月27日，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功，标志着中国正式进入核电技术先进国家行列。华龙一号是我国自主研发的三代压水堆核电技术，采用“177堆芯”设计，单台机组年发电量可达近100亿度，相当于减少二氧化碳排放约816万吨。其反应堆内利用慢中子轰击23592U发生可控链式反应，通过镉棒精确控制反应速度，产生的热量经蒸汽发生器驱动汽轮发电机组发电。 ▎重难诠释 1．为什么用慢中子？裂变产生的是快中子，速度太快容易“擦肩而过”不被铀核俘获；慢中子更容易被23592U吸收。 2．控制棒调节原理：镉棒插入深→吸收中子多→链式反应减慢；镉棒提起→吸收中子少→反应加快。 3．慢化剂不是冷却剂：慢化剂使中子减速，冷却剂带走热量，二者功能不同。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．中国科学院在2025年11月发布消息，位于甘肃武威的2兆瓦液态燃料钍基熔盐实验堆已成功实现钍铀核燃料转换。钍基熔盐堆内的链式反应示意图如图所示，下列相关判断正确的是（　　） 图3　钍基熔盐堆燃料循环与链式反应示意图 A．23290Th→23391Pa属于核聚变反应 B．一个23390Th核27天后必将发生β衰变生成23391Pa C．压强增大，23390Th的半衰期变小 D．钍基熔盐堆是利用中子轰击引起的链式反应来获取核能的 7．如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆示意图，铀棒是核燃料，其中一种反应方程为23592U＋10n→14456Ba＋Y＋310n，已知该反应过程中释放能量ΔE，下列说法正确的是（　　） 图4　核反应堆结构示意图：铀棒为燃料，镉棒控制反应，周围为水泥防护层 A．23592U的比结合能为ΔE/235 B．23592U比14456Ba更稳定 C．新核Y含有89个核子 D．镉棒的作用是使快中子变成慢中子 8．如图所示为核反应堆示意图，铀棒是核燃料，反应方程为23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n。用重水做慢化剂可使快中子减速，假设中子与重水中的氘核每次碰撞均为弹性正碰，碰撞前氘核静止，则下列说法正确的是（　　） 图5　核反应堆剖面：慢化剂包围铀棒，镉棒插入控制 A．铀核的比结合能比钡核的小 B．该反应为热核反应 C．中子与氘核碰后可原速反弹 D．镉棒插入深一些可增大链式反应的速度 9．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　） 图6　四幅物理知识示意图：甲核反应堆、乙α粒子散射、丙红外测温、丁厚度自动控制 A．甲图为核反应堆示意图，将镉棒插入深一些，能使链式反应速度增大 B．乙图为卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，推断出原子核内部还有复杂结构 C．丙图中人体体温越高，红外测温枪接收到的最强辐射波长越短 D．丁图中工业上利用α射线来对钢板厚度进行自动控制 10．关于核电站的核反应堆，下列说法正确的是（　　） A．利用热中子是因为热中子速度快，增加反应速度 B．在铀棒周围放重水或普通水的目的是冷却反应堆 C．控制棒通过减速中子达到控制反应速度的目的 D．若核反应剧烈，可将控制棒插入深一些，减慢反应速度 考向三　核聚变 考点三　核聚变 ▎知识梳理 1．核聚变：两个轻核结合成质量较大的核。典型反应：21H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV。 2．发生条件：使轻核间距达到10-15 m以内，需加热到几百万开尔文以上（克服库仑斥力），故又称热核反应。 3．太阳的能量：太阳内部氢核聚变成氦核释放核能。 4．氢弹：先由化学炸药引爆原子弹，原子弹产生的高温高压引发轻核聚变。 5．可控核聚变：磁约束（托卡马克装置，如EAST）和惯性约束。 比较项 重核裂变 轻核聚变 放能原理 重核分裂为中等质量核 轻核结合为较大质量核 典型反应 23592U＋n→中等质量核＋中子 21H＋31H→42He＋n 条件 中子轰击，铀块≥临界体积 高温（107 K以上） 每个核子放能 较少 比裂变大3～4倍 燃料来源 铀矿，储量有限 海水中氘，储量丰富 放射性污染 废料多，半衰期长 废料少，较清洁 可控性 已商业化（核电站） 尚未商业化 【实例·科技前沿】EAST人造太阳 EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）是中国科学院合肥物质科学研究院建造的全超导托卡马克核聚变实验装置，俗称“人造太阳”。2023年4月，EAST成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒；2025年1月，首次实现1亿摄氏度1066秒稳态运行。其原理是在真空室中加入氘和氚，利用强磁场将高温等离子体约束在真空室内，使轻核克服库仑斥力发生聚变，释放巨大能量。如果可控核聚变实现商业化，人类将获得近乎无限的清洁能源。 图7　EAST全超导托卡马克装置（人造太阳） ▎重难诠释 1．为什么聚变需要高温？两核都带正电，距离接近时库仑斥力巨大；高温使核具有足够动能克服斥力。 2．聚变产能更大：聚变每个核子释放能量约为裂变的3～4倍，且燃料（海水中的氘）几乎取之不尽。 3．磁约束原理：高温等离子体（带电粒子）在磁场中受洛伦兹力做回旋运动，不会碰到容器壁。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．氘核与氚核进行核反应的方程是21H＋31H→42He＋X，该反应属于（　　） A．α衰变 B．β衰变 C．核裂变 D．核聚变 12．2021年5月，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置创造了新的世界纪录。下列核反应方程中，属于核聚变的是（　　） A．21H＋31H→42He＋10n B．23892U→23490Th＋42He C．42He＋2713Al→3015P＋10n D．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n 13．氘核与氚核聚变反应方程21H＋31H→42He＋X＋γ。下列说法正确的是（　　） A．X为质子 B．γ射线是电子流 C．氦核比结合能更小 D．可用于制造氢弹 14．关于太阳上进行的核聚变，下列说法正确的是（　　） A．核聚变需要在高温下进行 B．核聚变中电荷不守恒 C．太阳质量不变 D．太阳核反应是重核裂变 15．我国计划在2050年实现可控聚变能装置“人造小太阳”的商业化，21H＋31H→42He＋X是人造小太阳中的核聚变方程，下列说法正确的是（　　） A．核聚变方程中的X是中子，该反应的核燃料与当前核电站采用的核燃料不同 B．原子核必须在超高温下才能发生聚变，说明核聚变过程需要吸收能量 C．核聚变方程中的X是质子，任何两个原子核都可以发生聚变 D．核反应表明，原子核越重，比结合能越大 ★ 综合培优检测 ★ 16．我国研究可控核聚变实验取得重大突破。关于氢的同位素氘或氚的核聚变，其核反应方程为21H＋31H→42He＋X，已知21H的比结合能为E1，31H的比结合能为E2，42He的比结合能为E3。下列说法正确的是（　　） A．核反应中的质量亏损对应的能量可由比结合能变化求出 B．X粒子是电子 C．21H的比结合能大于42He的比结合能 D．提升等离子体密度，常温常压下也能发生聚变 17．一个氘核与一个氚核聚合成一个氦核时，平均每个核子释放的能量比核裂变大三倍以上。为实现受控核聚变，中国科学院建造了环流器装置EAST，利用磁场约束参加反应的物质。下列说法正确的是（　　） A．氘核的比结合能比氦核的大 B．核裂变比核聚变更加安全、清洁 C．目前我国核电站主要利用轻核聚变获得核能 D．核聚变反应物在环流器中受洛伦兹力而不易飞散 18．中国环流器二号M装置（HL-2M）近期制造出1.5亿度高温。其核反应方程为31H＋21H→42He＋X，则（　　） A．X为质子（11H） B．该核反应是裂变反应 C．42He的比结合能大于21H的比结合能 D．31H的核子平均质量大于42He的平均质量 19．2025年3月，我国新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现电子温度1.6亿度，其核反应方程为21H＋31H→42He＋X，21H、31H、42He和X的质量分别为m1、m2、m3、m4，光速为c，则（　　） A．X是质子 B．该核反应类型是α衰变 C．一次核反应释放的能量为(m1＋m2﹣m3﹣m4)c2 D．42He的比结合能为(m1＋m2﹣m3﹣m4)c2/4 20．太阳内部核反应之一是一个氘核21H与一个氚核31H聚合成一个氦核42He的同时放出一个粒子，该粒子为（　　） A．正电子（0+1e） B．电子（0-1e） C．中子（10n） D．质子（11H） 21．“人造太阳”内部发生的核反应方程为21H＋31H→42He＋X，已知21H比结合能为E1，31H比结合能为E2，42He比结合能为E3。下列说法正确的是（　　） A．核反应方程中X为电子 B．42He的比结合能小于21H的比结合能 C．核反应吸收的能量为4E3﹣(2E1＋3E2) D．核反应中的质量亏损对应的能量为4E3﹣(2E1＋3E2) 22．科学家设想未来较为理想的可控核聚变反应方程为11H＋115B→3X，下列说法正确的是（　　） A．X为126C B．该方程为α衰变方程 C．该反应质量数守恒 D．大亚湾核电站采用核聚变反应发电 23．EAST创造了403秒稳态高约束模式等离子体运行纪录。其核反应方程为21H＋31H→42He＋X＋17.6 MeV，光速c＝3.0×108 m/s。下列说法正确的是（　　） A．21H的比结合能大于42He的比结合能 B．粒子X具有较强的电离能力 C．一个氘核和一个氚核聚变亏损的质量约为3.1×10-29 kg D．提升等离子体密度，常温常压下也能发生聚变 24．太阳内部有多种热核反应，其中一个反应方程是21H＋31H→42He＋X，以下说法正确的是（　　） A．X是质子 B．该核反应属于α衰变 C．该核反应属于核聚变 D．该反应是现在核电站中的主要核反应 25．已知氘核质量为m1，氚核质量为m2，氦核质量为m3，中子质量为m4。关于氘与氚聚变成氦，下列说法正确的是（　　） A．核反应方程式为21H＋31H→32He＋10n B．氘核的比结合能比氦核的小 C．氘核与氚核间距达到10-10 m就能发生聚变 D．该核反应释放的核能为(m1＋m2)c2 26．下列关于核聚变的说法正确的是（　　） A．轻核聚变过程，原子核的比结合能变大 B．轻核聚变在常温常压下即可自发进行 C．轻核聚变过程，生成物质量大于反应物质量 D．与核裂变相比，核聚变产能效率更低 27．EAST创下403秒运行纪录，为可控核聚变迈出重要一步。以下反应中属于核聚变的是（　　） A．42He＋147N→178O＋11H B．23892U→23490Th＋42He C．21H＋31H→42He＋10n D．23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310n 28．下列说法正确的是（　　） A．147N＋42He→178O＋11H是α衰变方程 B．23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程 C．β射线是原子核外电子电离形成的电子流 D．23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后变为20882Pb 29．2025年5月，中国紧凑型聚变能实验装置（BEST）正式启动。在真空室内加入氘（21H）和氚（31H）进行核聚变反应生成42He的同时放出一个中子（10n）。 （1）写出该核聚变反应的方程式； （2）若已知21H质量为m1、31H质量为m2、42He质量为m3、中子质量为m4，真空中光速为c，求一个氘和一个氚聚变释放的核能E； （3）若已知21H的比结合能为E1，31H的比结合能为E2，求42He的比结合能E3（用E1、E2和E表示）。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 30．一个氘核（21H）与一个氚核（31H）聚合成一个氦核（42He）的同时放出一个中子，释放17.6 MeV的能量。已知氘核、氚核的比结合能分别为1.09 MeV、2.78 MeV。 （1）写出核反应方程； （2）求氦原子核的比结合能。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 31．我国科学家利用东方超环实现了7000万摄氏度下长脉冲高参数等离子体持续运行1056秒。已知两个氘核聚变生成一个氦3和一个中子，氘核质量为2.0136 u，中子质量为1.0087 u，氦3质量为3.0150 u（1 u对应931.5 MeV）。反应后氦3质量是中子的3倍。 （1）写出该反应的核反应方程； （2）两个速率相等的氘核对心碰撞聚变，释放的核能全部转化为氦3和中子的动能，反应前每个氘核动能为0.37 MeV，求反应后氦3和中子的动能。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 5.4 核裂变与核聚变 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $