未来人类要通过可控热核反应取得能源,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,称为“托卡马克”装置.如图所示为这种装置的简化模型: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. 设环形磁场的内半径R1=0.50m,外半径R2=1.0m,若磁场的磁感应强度B=1.0T,被约束的离子比荷=4.0×107C/kg. (1)完成核反应方程:He+H→He+______. (2)若a区域中沿半径0M方向射入磁场的离子不能穿出磁场的外边界,粒子的速度不能超过多大? (3)若要使从a区域沿任何方向射入磁场的速率为2×107m/s的离子都不能越出磁场的外边界,则b区域磁场的磁感应强度B至少要有多大? |