Aurélie 15/01/13
 

 

Transformation nucléaires ; concours orthoptie Montpellier 2011.

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On donne en MeV/c2 la masse de quelques nucléides et des nucléons :
mP = 938,3 ; mN = 939,6.
Nucléide
5626Fe
8438Sr 105B 3818Ar 5525Mn 147N 84Be
Masse
52 089,8
78 145,5
9 324,4
35 352,9
51 161,7
13 040,2
7 454,9
Nombre de proton
26
38
5
18
25
7
4
Nombre de neutron
56-26=30
46
5
20
30
7
4
Energie de liaison
par nucléon ( MeV )
8,82
8,71
6,51
8,64
8,80
7,51
7,09
Energie de liaison = masse des protons + masse des neutrons - masse du noyau.
Dans le cas du fer : 26*938,3 + 30 * 939,6 -52 089,8 = 494 MeV/c2.
Energie de liaison par nucléon : 494 / 56 =8,82
MeV.
Pour ces 7 nucléides calculer en MeV l'énergie moyenne de liaison par nucléon.
Voir tableau.

Placer ces nucléides sur la courbe d'Aston. Où sont situés les éléments les plus stables ? Quels types de transformations nucléaires sont susceptible de se produire avec les éléments situés à droite du graphique et avec ceux situés à gauche ?

Le noyau de l'élément hydrogène possède 1 proton et celui de l'hélium en possède 2. La synthèse de l'hélium à partir de l'hydrogène se produit dans les étoiles suivant le processus appelé cycle proton-proton I ( PPI) :
1H + 1H ---> 2H + n + x (i)
2H +1H ---> 3He + g  (ii)
3He +3He ---> 4He +21H + g  (iii)
Dans la réaction (i) la particule x a pour masse 0,511 MeV/c2.
Quelle est cette particule ?
Un positon 01e.
Que représentent les symboles n et g ?
Ils représentent respectivement un neutrino et un photon.
Ecrire l'équation bilan de ce cycle.
4 1H---> 4He +2 n +2 01e + g.
En déduire l'énergie dégagée en MeV par ce cycle. m(
4He) = 3727,4 MeV/c2.
m(4He) + 2 m(01e)-4m(1H) =3727,4+2*0,511-4*938,3 = -24,8 MeV.

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Le nucléide 5525Mn peut capter un neutron. Le noyau obtenu peut se transformer spontanément en 5626Fe en émettant une particule.
Ecrire les équations de ces deux transformations.
5525Mn + 10n--->5625Mn.
5625Mn ---> 5626Fe +  0-1e.
L'isotope 2H de l'hydrogène a pour masse 1875,6 MeV/c2. Il peut réagir avec l'élément 14N suivant :
14N + 2H ---> AZX +1H.
Identifier AZX.
Conservation de la charge : 7+1 = Z+1 d'où Z = 7.
Conservation du nombre de nucléons : 14+2 = A+1 d'où A = 15.
147N + 21H ---> 157N +11H.
Sa masse est 13 968,9 MeV/c2.
Calculer l'énergie dégagée par cette réaction.
m(157N) + m(11H)-m(147N)- m(21H)=13 968,9 +938,3 - 13 040,2-1875,6  = -8,6 MeV.




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