Aurélie juin04

radioactivité

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fission

Dans une centrale nucléaire, on utilise l'uranium 235 comme combustible. l'une des réaction de fission de l'uranium 235 est : 23592U + 10n -->13953I + 9439Y + x 10n

  1. Quelle est la composition du noyau d'uranium 235 ?
  2. Trouver la valeur de x en justifiant.
  3. Pourquoi la réaction de fission est-elle susceptible de s'auto-entretenir ?
  4. Sur la courbe d'Aston quelles sont les grandeurs portées sur les axes ? Préciser leurs unités
  5. Placer les noyaux cités ci-dessus sur la courbe et comparer leur stabilité.
  6. A partir de la courbe, justifier la réaction de fission.
  7. Sous quelle apparaît cette énergie libérée par la fission ?
  8. Une émission de rayons g est observée : donner la nature de ces rayons et expliquer leur formation. 
 


corrigé
Composition du noyau d'uranium 235 : 92 protons et 235-92 = 143 neutrons.

La réaction de fission est susceptible de s'auto-entretenir car elle libére trois neutrons, susceptibles de provoquer trois autres fission : on aboutit rapidement à une réaction en chaîne.

valeur de x : conservation du nombre de nucléons

235 +1 = 139 + 94 + x soit x = 3.

Les grandeurs portées sur les axes sont :

en ordonnée : énergie de liaison (en MeV) par nucléon

en abscisse : nombre de nucléons dans le noyau

Le noyau d'uranium 235 est plus instable que les noyaux d'iode 139 et d'ytrium 94, d'où la réaction de fission du noyau d'uranium

L'énergie libérée par la fission apparaît sous forme de chaleur dans le milieu extérieur ( circuit d'eau primaire dans le réacteur)

Les noyaux fils d'iode 139 et d'ytrium 94 issus de la fission sont souvent dans des états excités : leur retour à l'état fondamental de moindre énergie, s'accompagne de rayons g, de même nature électromagnétique que la lumière.


datation au carbone 14

Le carbone 14 est un émeteur b-. On veut déterminer l'âge d'un bois préhistorique. On mesure l'activité radioactive du carbone 14 dans cet échantillon et dans un échantillon fraîchement coupé.

  1. Donner la composition du noyau 614C.
    - Ecrire l'équation de désintégration en justifiant.
  2. Définir la demi-vie. Déterminer graphiquement sa valeur.
  3. L'activité du carbone 14 est modélisée par la loi : A(t) = A0 e-lt. Définir les grandeurs et donner leurs unités.
  4. L'activité dans le bois préhistorique est 8 fois plus faible que dans le bois fraîchement coupé. Estimer graphiquement l'âge du bois préhistorique.

    Données : bore Z= 5 ; azote Z=7 ; oxygène Z= 8.


corrigé
composition du noyau 614C : 6 protons et 14-6 = 8 neutrons.

614C --> ZAX. + -10e. (la particule b- est un électron)

conservation de la charge : 6 = Z-1 soit Z= 7 ( noyau d'azote)

conservation du nombre de nucléons : 14 = A+0 soit A=14.

La demi vie ou période, notée T ou t½, est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux se sont désintégrés.

t½ = 5700 ans d'après le graphe.

A(t) = A0 e-lt avec A : activité à la date t en becquerel (Bq)

A0 : activité à la date initiale ; t durée en années dans ce cas.

l : constante radioactive en an-1 si t est en années.

âge du bois ancien : 3 *5700 = 17100 ans.

à t= t½ l'activité est divisée par deux

à t=2t½ l'activité est divisée par quatre ( 22)

à t=3 t½ l'activité est divisée par huit ( 23)





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