Ch 8 Radioactivité et réactions nucléaires

Objectifs: Décrire les différents types de radioactivité Voir la relation entre la masse et l’énergie

Lire doc p 134

Ch 8 Radioactivité et réactions nucléaires

1 – La radioactivité

2 – Loi de conservation ou loi de Soddy

3 – différents types de radioactivité

4 – Energie nucléaire

1 – La radioactivité

Qu’est-ce que la radioactivité et l’activité radioactive?

Certains noyaux instables se transforment, spontanément ou non, par une ou plusieurs désintégrations. Ces désintégrations sont accompagnées d’émission de particules suivis, parfois, de rayonnements électromagnétiques. Ce phénomène est appelé radioactivité. (Voir le diagramme (N,Z) ou de Segré p 139 Doc 2)

On appelle activité radioactive la grandeur caractérisant le nombre de désintégrations par seconde:

Elle s’exprime en Becquerel (Bq). 1 Bq correspond à une désintégration par seconde.

(Voir exemples doc 4 p 139)

2 – Loi de conservation ou loi de Soddy

Au cours de réactions nucléaires, il y a conservation:

- Du nombre de masse A

- Du nombre de charge Z

3 – différents types de radioactivité

3 - 1- Les réactions nucléaires spontanées

- On parle de radioactivité (Marie Curie) lorsque la désintégration d’un noyau émet un noyau d’hélium comme particule.

On la note :

Exemple: Voir p140

HeYX AZ

AZ

42

42

- On parle de radioactivité - lorsque la désintégration d’un noyau émet un électron comme particule.

Rq : on négligera la masse de l’électron devant celle du noyau. On lui affectera donc un nombre de masse nul.

On la note :

Exemple: Voir p140

eYX A

ZAZ

011

- On parle de radioactivité + lorsque la désintégration d’un noyau artificiel émet un positron ou positon comme particule.

Rq : on négligera la masse du positron devant celle du noyau. On lui affectera donc un nombre de masse nul.

On la note :

Exemple: Voir p140

eYX A

ZAZ

011

Après une désintégration ou le noyau fils obtenu peut être dans un état dit excité (énergie au-dessus de son état stable). Ce noyau revient donc rapidement dans son état stable en libérant son trop plein d’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, appelé rayon .

On la note :

YY AZ

AZ

*

Donner des exemples d’applications de la radioactivité spontanée.

Exemples d’applications : Voir doc p 138 L’ imagerie médicale La stérilisation alimentaire

3 –2 – Réactions nucléaires provoquées - La fission est la division d’un noyau lourd,

généralement en deux fragments, sous l’impact d’un neutron lent.

Exemple de la fission de l’uranium 235 p 140.

nXeSrUn 10

13954

9438

23592

10 3

Donner des exemples d’applications de la fission nucléaire.

Exemples d’applications : Les Centrales nucléaires (problèmes de déchets et de

sécurité) La bombe A (Pas la meilleur des inventions

humaine…).

- La fusion est une réaction nucléaire au cours de laquelle deux noyaux légers fusionnent pour former un noyau plus lourd et éventuellement une particule (neutron, proton, etc…).

Exemple de la fusion de deux noyaux d’hydrogène p 140

12H1

3H24He0

1n

Donner des exemples d’applications de la fusion nucléaire.

Exemples d’applications : Moteur des étoiles (Ce n’est pas une application

humaine, mais la fusion de noyaux d’hydrogène (principalement), illumine l’espace et donne matière et vie).

La bombe H (la bombe A ne devait pas être suffisamment forte…).

Le tokamak ou ITER : Fusion de noyaux de deutérium. Cette réaction, environ 5 fois plus énergétique que la fission de l’uranium à masse égale, et le gigantesque réservoir de deutérium dans les océans assurerait à l’humanité 1 milliard d’années d’autonomie d’énergie. Mais certains doutent qu’il ne fonctionne un jour.

4 – L’énergie radioactive4 –1 - La relation d’Einstein (voir p 133) Un corps de masse m au repos, a une énergie totale : E = mxc2

c : étant la célérité de la lumière: 3.108 m.s-1. E en joule et m en kg4 – 2 – Energie libérée par une réaction Lors d’une réaction nucléaire la masse des produits est

inférieure à celle des réactifs. Si cette variation de masse ou défaut de masse est de I∆mI = Improduits - mréactifsI alors, d’après la relation d’Einstein, l’énergie libérée est

Elibérée = I∆mIxc2

Exemples d’ordre de grandeur d’énergies libérées voir p 141

Exercices : 6, 12, 16, 20, 21, 22, 24, 28, 31 p 146