Transformations nucléaires

1. Transformations nucléaires STE

2. Transformation chimique vs transformation nucléaire • Alors que les transformations chimiques impliquent le comportement des électrons des atomes, les transformations nucléaires sont des transformations qui modifient la structure de leur noyau. • Il y a donc réarrangement des particules qui composent le noyau des atomes et formation de nouveaux éléments. • Le nombre de nucléons est modifié lors d’une réaction nucléaire.

3. Énergie chimique vs énergie nucléaire • Puisque les noyaux des atomes renferment une grande quantité d’énergie, les réactions nucléaires dégagent des quantités colossales d’énergie, sans commune mesure avec les transformations chimiques. • En théorie, la réaction nucléaire de 1 kg d’uranium pourrait libérer autant d’énergie que la combustion (une transformation chimique) de 2,5 millions de kg de charbon. Avec la technologie utilisée de nos jours, on parle plutôt de 20 000 kg de charbon pour 1 kg d’uranium.

4. Comparaison des valeurs énergétiques * Les valeurs sont approximatives * Entre 10 000 et 16 000 tep (tonne équivalent pétrole) pour l’uranium

5. La stabilité nucléaire • La force qui lie ensemble les nucléons se nomme la force nucléaire. • La stabilité nucléaire correspond à l’état d’un noyau atomique dans lequel la force nucléaire est supérieure aux forces de répulsion électrique entre les protons. • La stabilité du noyau dépend de 2 facteurs… • Sa taille • Lenombre de neutronsqu’il contient

6. Dans les atomes légers, le nombre de neutrons équivaut approximativement au nombre de protons (rapport n:p = 1:1). • À mesure que le numéro atomique d’un atome croît, le nombre de neutrons doit augmenter plus rapidement pour assurer la stabilité du noyau (le rapport n:p tend vers 1,5:1). • Cependant, parce que la force nucléaire n’agit que sur une courte distance, la cohésion du noyau est difficile à maintenir lorsque les nucléons deviennent nombreux et que le noyau grossit. • Pour cette raison les noyaux des éléments dont le numéro atomique dépasse83sonttous instables; ils ont tendance à se désintégrer pour former d’autres éléments plus petits (on dit qu’ils sont « radioactifs »).

7. La radioactivité

8. La radioactivité • C’est un processus naturel au cours duquel un atome instable se transforme spontanément en 1 ou plusieurs atomes plus stables, tout en émettant des rayonnements radioactifs et de l’énergie • Une partie de la masse de ces noyaux instables est transformée en énergie lors de cette transformation (E = mc2)

9. http://www.edumedia-sciences.com/fr/a59-fission-nucleaire • http://www.youtube.com/watch?v=0XGS3vDDIHA • http://encyclopedie-electricite.edf.com/transversal/media_nuc/nuc_anim_01.html

10. 3 types de rayonnements • 1. Le rayon alpha (α) ou particule alpha • Cette particule est un noyau d’hélium • C’est une particule qui possède donc une masse en plus d’une charge positive de 2+

12. 2. Le rayon bêta (β) • C’est un électron, donc une particule négative qui possède une masse en plus de sa charge de 1-. • 3. Le rayon gamma (γ) • C’est une onde électromagnétique de grande énergie, donc sans charge, ni masse.

13. Voir OBS p 126-127 pour description des particules

14. La désintégration alpha • Elle se produit lorsqu’un noyau d’atome instable éjecte une particule alpha. • Elle produit un noyau qui contient 4 nucléons de moins (2 protons et 2 neutrons).

15. Le rayonnement bêta • Il est causé par la transformation d’un neutron en proton au sein d’un noyau instable. • Un électron est éjecté lors de ce processus (rayon bêta). • Le carbone 14 se transforme en azote 14 lors d’une désintégration bêta. • (6p+ et 8n0) → (7p+ et 7n0) + 1é + É • VOIR p 138

16. Formation du plutonium

17. Pouvoir de pénétration des rayonnements radioactifs

19. La demi-vie • Il est impossible de prédire le moment précis où un atome instable va se désintégrer. • On peut par contre prévoir le temps nécessaire pour que la moitié d’une quantité donnée de matière radioactive se désintègre; c’est sa demi-vie. • P 128-129 OBS

21. Demi-vie de quelques isotopes radioactifs • Source: Wikipedia

22. Les deux types de transformations nucléaires • On parvient à provoquer des réactions nucléaires en bombardant des noyaux atomiques avec des particules ou d’autres noyaux se déplaçant à grande vitesse • La fission nucléaire et la fusion nucléaire

23. La fission nucléaire • Cette réaction consiste à briser le noyau d’un gros atome pour former 2 ou plusieurs noyaux d’atomes plus légers

24. La fusion nucléaire • La fusion nucléaire consiste à fusionner 2 petits noyaux d’atomes pour en former un plus lourd. • Le soleil transforme 600 millions de tonnes d'hydrogène en hélium toutes les secondes. • http://www.planete-energies.com/fr/l-energie-demain/les-voies-du-futur/la-fusion-nucleaire/la-fusion-nucleaire-comment-ca-marche-295.html infos sur la fusion • Avantages de la fusion • Le rendement énergétique de la fusion est très supérieur à celui de la fission • Elle génère moins de déchets radioactifs

26. Pour le plaisir • http://www.cea.fr/jeunes/mediatheque/animations-flash/radioactivite/le-reacteur-a-eau-pressurisee plusieurs animations flash sur la radioactivité • http://www.youtube.com/watch?v=lKH-vLONLKU 7 min • http://www.dailymotion.com/video/xjxb0s_explique-moi-l-energie-l-energie-nucleaire_techdaily motion 12 minutes (à voir à la maison)