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．q m
（1）完成核反应方程：
He+ 32
H→ 21
He+______． 42
（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？
（1）核反应方程中，质量数守恒，核电荷数守恒，所以有：
He+ 32
H→ 21
He+ 42
H 11
（2）速度越大，轨迹圆半径越大，要使沿0M方向运动的离子不能穿越磁场，则其在环形磁场内的运动轨迹圆中最大者与磁场外边界圆相切
设轨迹圆的半径为r1，则：
+r 21
=(R2-r1)2 R 21
代入数据解得 r1=0.375m
设沿该圆运动的离子速度为v1，qv1B=m v 21 r1
即 v1=Bqr1 m
代入数据得v1=1.5×107m/s
（3）设离子以v2的速度沿与内边界圆相切的方向射入磁场且轨道与磁场外圆相切时，则以该速度沿各个方向射入磁场区的离子都不能穿出磁场边界 （也可用图形表达 1分）
设轨迹圆的半径为r2，则r2=
=0.25m R2-R1 2
设磁场的磁感强度为B1，由 B1=mv2 qr2
代入数据得 B′=2.0T
答：（1）
He+ 32
H→ 21
He+ 42
H 11
（2）速度最大为v1=1.5×107m/s
（3）则b区域磁场的磁感应强度B至少要有2.0T．