Question

【题目】在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。中子在重水中可与核碰撞减速，在石墨中与核碰撞减速。某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰。（假设碰撞过程中无能量损失）

（1）若中子的初速度为v0，求该中子与发生对心正碰后的速度大小。

（2）重水与石墨作为减速剂，哪种减速效果更好？

Answer 1

【答案】（1） （2）重水效果好。

【解析】

（1）设中子的质量为mn，靶核质量为m，以中子的初速度方向为正方向，
由动量守恒定律：

由能量守恒定律得：

解得：

在重水中靶核质量m=2mn，解得：

（2）在石墨中靶核的质量m=12mn，在石墨中与核碰撞是时的速度为：

而在重水中与核碰撞后的速度为，

由上述计算可知，与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好。