如圖所示為EAST部分裝置的簡化模型:垂直紙面的有環(huán)形邊界的勻強磁場b區(qū)域,圍著磁感應(yīng)強度為零的圓形a區(qū)域,a區(qū)域內(nèi)的離子向各個方向運動。離子的速度只要不超過某值,就不能穿過環(huán)形磁場的外邊界而逃逸,從而被約束.設(shè)離子質(zhì)量為m,電荷量為q,環(huán)形磁場的內(nèi)半徑為
,外半徑
.
(1)將下列核反應(yīng)方程補充完整,指出哪個屬于核聚變方程.并求出聚變過程中釋放的核能
.已知
的質(zhì)量為
,
的質(zhì)量為
。
粒子的質(zhì)量為
的質(zhì)量為
質(zhì)子質(zhì)量為
,電子質(zhì)量為
,光速為c
(2)若要使從a區(qū)域沿任何方向,速率為v 的離子射入磁場時都不能越出磁場的
外邊界,則b區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強度至少為多大?
(3)若b區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度為B.離子從a區(qū)域中心o點沿半徑OM方向
以某一速度射入b區(qū)域,恰好不越出磁場的外邊界.請畫出在該情況下離子在
a b區(qū)域內(nèi)運動一個周期的軌跡,并求出周期.