Bom nhiệt hạch dùng phản ứng: \(_1^2{\rm{D}} + _1^3\;{\rm{T}} \to _2^4{\rm{He}} + _0^1{\rm{n}}.\) Cho biết khối lượng của các nguyên tử \(_1^2{\rm{D}},_1^3\;{\rm{T}},_2^4{\rm{He}}\) và khối lượng hạt neutron lần lượt là: \(2,0141{\rm{u}}\); \(3,0160{\rm{u}};4,0026{\rm{u}}\) và \(1,0087{\rm{u}}.\)

a) Tính năng lượng toả ra nếu có \(1,000\;{\rm{kg}}\) He được tạo thành do vụ nổ.

b) Năng lượng nói trên tương đương với năng lượng tỏa ra khi bao nhiêu kg \(_{92}^{235}{\rm{U}}\) phân hạch hết nếu mỗi phân hạch toả ra \(200,0{\rm{MeV}}\) ?

a) Năng lượng toả ra của một phản ứng là:

\(\Delta E = \Delta m{c^2} = ({m_D} + {m_T} - {m_{He}} - {m_n}){c^2} = 17,51\,MeV\)

\(1,000\;{\rm{kg}}\) He được tạo thành, tương ứng với số hạt nhân He là:

\(N = \frac{m}{A}{N_A} = \frac{{1000}}{4}{6,02.10^{23}} = {1,505.10^{26}}\)

Năng lượng toả ra: \(E = N.\Delta E = {1,505.10^{26}}.17,51 = {2,64.10^{27}}MeV = {4,22.10^{14}}J\)

b) Số hạt nhân 235U cần sử dụng cho phản ứng phân hạch để thu được năng lượng như ý a) là: \(N = \frac{{{{2,64.10}^{27}}}}{{200}} = {1,32.10^{25}}\)

Khối lượng 235U cần sử dụng: \(m = \frac{N}{{{N_A}}}.A = \frac{{{{1,32.10}^{25}}}}{{{{6,02.10}^{23}}}}.235 = 5,152\,kg\)

Đáp án: a) 4,22.10¹⁴ J; b) 5,152 kg.