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Quel est le principe de fonctionnement des
centrales nucléaires ?
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Intro : les centrales électriques
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Les centrales électriques• Induction électromagnétique
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Les centrales électriques
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Les centrales électriques
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Les centrales électriques
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Les centrales électriques
• Induction électromagnétique• Rotor / Stator• Pour faire bouillir de l’eau : depuis le
rotor jusqu’à la cuisine
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I) Fission ou fusion ?
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)
Site futura-sciences.com
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)
Site iter.org
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)
Site nobelprize.org
![Page 12: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/12.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)a)Comment écrire et équilibrer une
équation de fusion nucléaire?
Deutérium (21H) et Tritium (3
1H) donnant Hélium 4 est un processus courant. Comment écrire l’équation ?
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)a)Comment écrire et équilibrer une
équation de fusion nucléaire?
21H+3
1H42He+A
ZX
Comment trouver la nature de la particule X ?
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)
-Conservation de la charge électrique : 1+1=2+Z donc Z = 0.
![Page 15: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/15.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)
-Conservation de la charge électrique : 1+1=2+Z donc Z = 0.
-Conservation du nombre de nucléons : 2+3=4+A donc A =1
(Lois de Soddy)
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion)
-Conservation de la charge électrique : 1+1=2+Z donc Z = 0.
-Conservation du nombre de nucléons : 2+3=4+A donc A =1
(ce sont les Lois de Soddy)-D’où l’équation : 2
1H+31H4
2He+10n
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3T + 3T 4He + x 1
0n, trouver x.
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I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3T + 3T 4He + x 1
0n, trouver x.
Conservation du nombre de nucléons : 3+3=4+x donne x = 2
![Page 19: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/19.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3T + 3T 4He + x 1
0n, trouver x.
Conservation du nombre de nucléons : 3+3=4+x donne x = 2Vérifions la conservation de la charge électrique : 1+1=2+0, c’est bon.
![Page 20: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/20.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3T + 3T 4He + x 1
0n, trouver x.
Conservation du nombre de nucléons : 3+3=4+x donne x = 2Vérifions la conservation de la charge électrique : 1+1=2+0, c’est bon.
3T + 3T 4He + 2 10n
![Page 21: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/21.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3He + 6Li 2 4He + A
ZX, trouver A, Z et X.
![Page 22: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/22.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3He + 6Li 2 4He + A
ZX, trouver A, Z et X.
Conservation de A : 3+6=2.4+A donne A = 1
![Page 23: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/23.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3He + 6Li 2 4He + A
ZX, trouver A, Z et X.
Conservation de A : 3+6=2.4+A donne A = 1
Conservation de Z : 2+3=2.2+Z, donne Z = 1.
![Page 24: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/24.jpg)
I) Fission ou fusion ?1) ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice :3He + 6Li 2 4He + A
ZX, trouver A, Z et X.
Conservation de A : 3+6=2.4+A donne A = 1
Conservation de Z : 2+3=2.2+Z, donne Z = 1.
3He + 6Li 2 4He +
11p
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I) Fission ou fusion ?b)Comment calculer l’énergie libérée lors d’une fusion ?
Elibérée = (masse avant-masse après).c2.
Masses exprimées en kg, c (célérité de la lumière dans le vide) en m.s-1 et E en J.
![Page 26: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/26.jpg)
I) Fission ou fusion ?b)Comment calculer l’énergie libérée lors d’une fusion ?
Elibérée = (masse avant-masse après).c2.
Exemple : la fusion deutérium-tritium Elibérée =
(2,01355 + 3,01605 – 4.00260– 1,00866). 1,660538.10-27.(299792458)2 =2,74.10-12J = 17 MeV.
![Page 27: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/27.jpg)
I) Fission ou fusion ?b)Comment calculer l’énergie libérée lors d’une
fusion ?
Exercice
Calculer l’énergie libérée dans la réaction de fusion suivante :
2.32He 4
2He+2.11p
sachant que la masse de l’hélium 3 vaut 3,01603 u et que celle du proton vaut 1,00728 u.
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I) Fission ou fusion ?
Elibérée = [2.m(32He)-m(4
2He)-2.m(p)].c²
![Page 29: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/29.jpg)
I) Fission ou fusion ?
Elibérée = [2.m(32He)-m(4
2He)-2.m(p)].c²
Elibérée = [2. 3,01603 – 4,00260 -2. 1,00728 ]. 1,660538.10-27.(299792458)²
![Page 30: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/30.jpg)
I) Fission ou fusion ?
Elibérée = [2.m(32He)-m(4
2He)-2.m(p)].c²
Elibérée = [2. 3,01603 – 4,00260 -2. 1,00728 ]. 1,660538.10-27.(299792458)²
Elibérée = 2,22.10-12 J
![Page 31: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/31.jpg)
I) Fission ou fusion ?
Elibérée = [2.m(32He)-m(4
2He)-2.m(p)].c²
Elibérée = [2. 3,01603 – 4,00260 -2. 1,00728 ]. 1,660538.10-27.(299792458)²
Elibérée = 2,22.10-12 J
Elibérée = 14 MeV
![Page 32: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/32.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien• Un isotope fissile possède la propriété
suivante :
![Page 33: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/33.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien
![Page 34: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/34.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien
![Page 35: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/35.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien• L’isotope 238 de l’uranium, le
plus courant (99,27 %), n’est pas fissile.
• L’isotope 235, lui, est fissile (moins de 1 % de l’uranium terrestre).
• Nécessité d’enrichir les minerais par centrifugation (A différents donc masses différentes).
![Page 36: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/36.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien235
92U+10nA
ZX+8534Se+51
0n
Trouver A, Z et X
![Page 37: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/37.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien235
92U+10nA
ZX+8534Se+51
0n
Conservation du nombre de nucléons A : 235+1=A+85+5, A=146
![Page 38: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/38.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien235
92U+10nA
ZX+8534Se+51
0n
Conservation A : 235+1=A+85+5, A=146
Conservation Z : 92+0=Z+34+0, Z=58
![Page 39: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/39.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidien235
92U+10nA
ZX+8534Se+51
0n
Conservation A : 235+1=A+85+5, A=146
Conservation Z : 92+0=Z+34+0, Z=58
23592U+1
0n14658Ce+85
34Se+510n
![Page 40: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/40.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidienCalculer l’énergie libérée par : 235
92U+10n146
58Ce+8534Se+51
0n
m(235U)=234,9934 u, m(X)= 145,8782 u, m(85Se)= 84,9033 u
![Page 41: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/41.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidienCalculer l’énergie libérée par : 235
92U+10n146
58Ce+8534Se+51
0n
Elib=[m(23592U)+m(n)-m(146
58Ce)-m(8534Se)-
5.m(n)].c²
m(235U)=234,9934 u, m(X)= 145,8782 u, m(85Se)= 84,9033 u
![Page 42: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/42.jpg)
I) Fission ou fusion ?2) Fission : le quotidienCalculer l’énergie libérée par : 235
92U+10n146
58Ce+8534Se+51
0n
Elib=[m(23592U)+m(n)-m(146
58Ce)-m(8534Se)-
5.m(n)].c²
m(235U)=234,9934 u, m(X)= 145,8782 u, m(85Se)= 84,9033 u
Elib≈ 180MeV
![Page 43: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/43.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
![Page 44: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/44.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
Fusion et fission sont des processus qui sont opposés.
Pourquoi en retire-t-on, dans chaque cas, de l’énergie ?
![Page 45: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/45.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
![Page 46: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/46.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
![Page 47: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/47.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
Fusion
Fission
![Page 48: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/48.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
• Comment calculer l’énergie de liaison ?
L’énergie de liaison est l’énergie à fournir pour séparer un noyau en ses constituants.
C’est aussi l’énergie que l’on récupère lors de la formation d’un noyau : pour un noyau A
ZX, l’équation de formation est
Z.p + (A-Z).n AZX
![Page 49: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/49.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
• Comment calculer l’énergie de liaison ?
Donc l’énergie libérée par cette réaction s’écrit :
El = (Z.mp + (A-Z).mn – mX).c².
![Page 50: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/50.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
• Comment calculer l’énergie de liaison ?
Exemple de détermination d’une
énergie de liaison :El(123
53I) = [53 mp + 70 mn – m(12353I)]c2 =
1039 MeV, soit pour l’énergie de liaison par nucléon : 1039/123 = 8,45 MeV/nucléon.
![Page 51: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/51.jpg)
II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?
• Comment calculer l’énergie de liaison ?
Exercice : montrer que l’énergie de
liaison par nucléon de l’uranium 235 vaut environ 7,6 MeV/nucléon.
![Page 52: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/52.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par
les déchets radioactifs?
![Page 53: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/53.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
1) Les rayonnements
![Page 54: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/54.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements- Radioactivité alpha : émission d’une particule
alpha = α = noyau d’hélium 42He
Site lpsc.in2p3.fr
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III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnementsRadioactivité alpha : émission d’une particule alpha
= α = noyau d’hélium 42He
22688Ra A
ZX+42He, trouver le noyau formé.
![Page 56: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/56.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnementsRadioactivité alpha : émission d’une particule alpha
= α = noyau d’hélium 42He
- Réponse :
![Page 57: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/57.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements- Radioactivité bêta moins : émission d’un électron,
historiquement appelé β-.
![Page 58: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/58.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité bêta moins : émission d’un électron,
historiquement appelé β-.
6027Co A
ZX + 0-1e
Trouver A, Z et X
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III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité bêta moins : émission d’un électron,
historiquement appelé β-.
6027Co A
ZX + 0-1e
Conservation du nombre de nucléons : 60=A+0, A=60
Conservation de la charge électrique : 27 = Z-1, Z = 28.
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III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité bêta moins : émission d’un électron,
historiquement appelé β-.
6027Co 60
28Ni + 0-1e
![Page 61: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/61.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité bêta plus : émission d’un positon,
historiquement appelé β+.
116C A
ZX + 01e
![Page 62: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/62.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité bêta plus : émission d’un positon,
historiquement appelé β+.
116C A
ZX + 01e
Conservation de A : 11 = A+0, A = 11
Conservation de Z : 6 = Z+1, Z = 5
![Page 63: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/63.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité bêta plus : émission d’un positon,
historiquement appelé β+.
116C 11
5B + 01e
![Page 64: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/64.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnements-Radioactivité gamma : émission d’un photon,
particule de lumière. Un noyau excité revient à son état fondamental
115B* 11
5B + γ
![Page 65: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/65.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnementsDe manière générale :
![Page 66: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/66.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
a) La nature des rayonnementsDe manière générale :
AZX A-4
Z-2Y+42He
AZX A
Z+1Y+0-1e
AZX A
Z-1Y+01e
AZX* A
ZX+γ
![Page 67: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/67.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
1) Les rayonnementsb)Peut-on prévoir le nombre de désintégrations d’un
échantillon radioactif ?
![Page 68: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/68.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
1) Les rayonnementsb)Peut-on prévoir le nombre de désintégrations d’un
échantillon radioactif ?
• Processus aléatoire.• Cependant, le nombre de désintégrations
se répartit autour d’une valeur moyenne.• Activité = nombre moyen de
désintégration par seconde, A.• Unité : le Becquerel, Bq.
![Page 69: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/69.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
1) Les rayonnementsb)Peut-on prévoir le nombre de désintégrations d’un
échantillon radioactif ?
![Page 70: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/70.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
1) Les rayonnementsb)Peut-on prévoir le nombre de désintégrations d’un
échantillon radioactif ?
![Page 71: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/71.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
2) Pourquoi ces différents rayonnements ?a) La vallée de la stabilité
![Page 72: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/72.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
![Page 73: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/73.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
2) Pourquoi ces différents rayonnements ?b) Famille radioactive
![Page 74: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/74.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
3) Le problème de la durée de vie des déchets radioactifs : le stockage. (notion de demi-vie)
![Page 75: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/75.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
3) Le problème de la durée de vie des déchets radioactifs : le stockage. (notion de demi-vie)
a) Expérience préliminaire : simulation.On laisse un noyau radioactif unique se désintégrer,
on note la date de la désintégration.Puis on recommence sur un autre noyau.Et ainsi de suite, le plus longtemps possible (ici une
bonne centaine de noyaux).Le logiciel donne alors la médiane.
![Page 76: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/76.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
3) Le problème de la durée de vie des déchets radioactifs : le stockage. (notion de demi-vie)
Remarque : on appelle « médiane » la date qui partage l’ensemble des noyaux en deux parts égales. La moitié des noyaux se sont désintégrés avant et l’autre moitié après. Un noyau a 50 % de chances de se désintégrer d’une part de la médiane.
![Page 77: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/77.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
3) Le problème de la durée de vie des déchets radioactifs : le stockage. (notion de demi-vie)
b) Simulation pour un grand nombre de noyaux.
Le logiciel donne les courbes suivantes
![Page 78: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/78.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
![Page 79: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/79.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
3) Le problème de la durée de vie des déchets radioactifs : le stockage. (notion de demi-vie)
Interprétations : -plus le temps passe, plus l’activité
diminue : comme le nombre total de noyaux radioactifs diminue, la probabilité des désintégrations diminue aussi.
![Page 80: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/80.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
3) Le problème de la durée de vie des déchets radioactifs : le stockage. (notion de demi-vie)
Interprétations :
-l’activité est proportionnelle au nombre de noyaux :
A = λ.N, λ étant la constante radioactive, homogène à l’inverse d’un temps.
Signification : pour un nombre de noyaux donné, plus la constante radioactive est grande et plus l’activité est grande.
![Page 81: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/81.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
4) Étude mathématique
a) Étude analytique
A=λ.N et A=-dN/dtdonnent les équations différentielles
dN/dt+λ.N=0 et dA/dt+λ.A=0
-Vérifier que les fonctions N(t)=N0.e-λt et A(t)=A0.e-λt
sont solution.
-En posant : τ=1/λ, montrer la relation λ.t1/2=ln2.
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III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
4) Étude mathématique
b) Étude numérique
Méthode d’Euler :-une relation entre la fonction et ses dérivées (équa
diff)-une condition initiale (valeur initiale de la fonction)-un « pas » de résolution : durée entre deux valeurs
calculées
![Page 83: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/83.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
4) Étude mathématiqueb) Étude numériqueMéthode d’Euler :
Prenons l’exemple de l’activité d’un échantillon, d’activité initiale A0 = 5.103 Bq, de constante radioactive λ = 100 s-1.
On choisit un pas de 0,5 ms
(soit environ 1/10ème du temps caractéristique d’évolution, qui est t1/2 = (ln2)/λ ≈ 6,9.10-3s).
![Page 84: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/84.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
4) Étude mathématiqueb) Étude numériqueMéthode d’Euler :
Alors : A0= 5.103 Bq et (dA/dt)0 = - λ.A0=-5.105Bq.s-1.
D’où : A1=A0+(dA/dt)0.Δt= 4,8.103 Bq et
(dA/dt)1 = - λ.A1=-4,8.105Bq.s-1.
D’où A2 = …
![Page 85: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/85.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
5) Application à la datation au carbone 14
Supposons que l’on possède un échantillon contenant des noyaux radioactifs, dont le nombre est connu. Par exemple, l’isotope 14 du carbone dans du bois fossilisé.
![Page 86: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/86.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
5) Application à la datation au carbone 14
Supposons que le taux de carbone 14 dans l’atmosphère n’ait pas évolué pendant les siècles : on connaît le taux actuel, on sait donc quelle était la proportion de carbone 14 assimilé par l’arbre au moment où il est mort (puisque après, il n’absorbe plus de CO2).
![Page 87: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/87.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
5) Application à la datation au carbone 14
En comparant le rapport initial (actuel, donc) au rapport mesuré, montrer comment on peut remonter à l’âge de l’arbre.
![Page 88: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/88.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
5) Application à la datation au carbone 14
Exemple : lors de la datation d’une tombe égyptienne, on mesure le rapport du nombre de noyaux de carbone 14 au nombre de noyaux de carbone 12 d’un échantillon de bois prélevé dans la tombe. Et on le compare au taux actuel. On trouve que le taux de l’échantillon est 0,56 fois plus faible que l’actuel. Sachant que la demi-vie de l’isotope carbone 14 vaut 5570 ans, déterminer l’âge de la tombe.
![Page 89: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/89.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
5) Application à la datation au carbone 14
Rem : 1)le taux du carbone 14 par rapport au
carbone 12 a évolué. Il faut corriger cette méthode en utilisant les renseignements que l’on peut tirer par exemple des cernes des troncs des arbres ou de la composition des coraux.
![Page 90: Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102923/551d9d8f497959293b8c4b4f/html5/thumbnails/90.jpg)
III) Quels sont les problèmes posés par les déchets radioactifs?
5) Application à la datation au carbone 14
Rem :2)On raisonne avec l’activité, la
plupart du temps.
3)Cette méthode ne vaut que pour 10 demi-vies, donc environ 60 000 ans.