2007年3月1日.国家重大科学工程项引"EAST超导托卡马克核聚变实验装置"在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收．作为核聚变研究的实验设备.EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索.其目的是建成一个核聚变反应堆.届时从l升海水中提取氢的同位素氘.在这里和氚发生完全的核聚变反应.释放可利用能� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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2007年3月1日，国家重大科学工程项引"EAST超导托卡马克核聚变实验装置"在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收．作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从l升海水中提取氢的同位素氘。在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量．这就相当于人类为自己制造了一个小太阳。可以得到无穷尽的清洁能源．作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种．其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料．

如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域,a区域内的离子向各个方向运动。离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束．设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为，外半径．

(1)将下列核反应方程补充完整，指出哪个属于核聚变方程．并求出聚变过程中释放的核能．已知的质量为，的质量为。粒子的质量为

的质量为质子质量为，电子质量为，光速为c

(2)若要使从a区域沿任何方向，速率为v 的离子射入磁场时都不能越出磁场的

外边界，则b区域磁场的磁感应强度至少为多大?

(3)若b区域内磁场的磁感应强度为B．离子从a区域中心o点沿半径OM方向

以某一速度射入b区域，恰好不越出磁场的外边界．请画出在该情况下离子在

a b区域内运动一个周期的轨迹，并求出周期．

（1）

（2）

（3）

解析:

（1）属于聚变方程

(2)当离子的速度沿与内边界圆

相切的方向射人磁场，且轨道

与磁场外圆相切时所需磁场的

磁感应强度B，即为要求的值．

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2007年3月1日，国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收．作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从1升海水中提取氢的同位素氘，在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量，这就相当于人类为自己制造了一个小太阳，可以得到无穷尽的清洁能源．作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料．如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束．设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为R₁，外半径R₂＝(1＋)R₁

(1)将下列核反应方程补充完整，指出哪个属于核聚变方程．并求出聚变过程中释放的核能E₀．(已知的质量为m₂，H质量为m₃，α粒子的质量为m_α，n的质量为m_n，质子质量为m_P，电子质量为m_e，光速为C．)

A．(　　)

B．(　　)

C．(　　)

D．(　　)

(2)若要使从a区域沿任何方向，速率为v的离子射入磁场时都不能越出磁场的外边界，则b区域磁场的磁感应强度至少为多大？

(3)若b区域内磁场的磁感应强度为B，离子从a区域中心O点沿半径OM方向以某一速度射入b区，恰好不越出磁场的外边界．请画出在该情况下离子在a、b区域内运动一个周期的轨迹，并求出周期．

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（17分）2007年3月1日，国家重大科学工程项目“EAST超导托卡马克核聚变实验装置”在合肥顺利通过了国家发改委组织的国家竣工验收。作为核聚变研究的实验设备，EAST可为未来的聚变反应堆进行较深入的工程和物理方面的探索，其目的是建成一个核聚变反应堆，届时从1升海水中提取氢的同位素氘，在这里和氚发生完全的核聚变反应，释放可利用能量相当于燃烧300公升汽油所获得的能量，这就相当于人类为自己制造了一个小太阳，可以得到无穷尽的清洁能源。作为核聚变研究的实验设备，要持续发生热核反应，必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内，约束的办法有多种，其中技术上相对较成熟的是用磁场约束核材料。如图所示为EAST部分装置的简化模型：垂直纸面的有环形边界的匀强磁场b区域，围着磁感应强度为零的圆形a区域，a区域内的离子向各个方向运动，离子的速度只要不超过某值，就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸，从而被约束。设离子质量为m，电荷量为q，环形磁场的内半径为R₁，外半径R₂ =（1+）R₁。