Déchets
radioactifs, concours technicien de l'industrie et des mines 2009.
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Les
centrales nucléaires actuelles produisent de l'énergie par des
réactions de fission nucléaire. Ces réactions produisent des déchets
radioactifs qui sont classés par catégories, suivant leur demi-vie et
la valeur de leur activité. Ainsi les déchets dit sde "moyenne
activité", catégorie B ont pour particularité d'avoir une demi-vie
supérieure à 30 ans et d'émettre un rayonnement a d'activité supérieure à 3,7 103 Bq pour 1 g de noyaux radioactifs. L'américium
241 fait partie des éléments contenus dans les déchets générés par une
centrale nucléaire. Le graphe ci-dessous représente le nombre de noyaux
d'un échantillon de 1,0 g d'américium 241. L'équation de la courbe est
donnée par : N = N0 exp(-lt) avec l = 5,1 10-11 S.I.
Définir le temps de demi-vie t½ de l'américium 241.
Durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux se sont désintégrés.
Durée au bout de laquelle l'activité initiale est divisée par 2. Déterminer graphiquement le temps de demi-vie.
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L'américium 241 se désintègre suivant la réaction : 24195Am ---> 42He +23793Np Préciser les lois de conservation ou lois de Soddy permettant d'écrire cette équation. Conservation du nombre de nucléons : 241 = 4 + 237
Conservation de la charge : 95 = 2 +93. De quel type de radioactivité s'agit-il ? Justifier. 42He est une particule alpha : radioactivité de type alpha. Définir l'activité d'un échantillon radioactif.
L'activité, notée A, exprimée en becquerel ( Bq) est le nombre moyen de désintégrations se produisant en une seconde. Quelle est l'unité de l dans le système international ?
La constante radioactive est l'inverse d'un temps exprimé en seconde : l s'exprime en s-1. Déterminer, en utilisant l'équation de la courbe, la durée t1 en années, au bout de laquelle un gramme d'américium 241 a une activité égale à 3,7 103 Bq. N = N0 exp(-lt) ou encore avec A0 = l N0 activité initiale. l = 5,1 10-11 s-1 ; N0 = 2,47 1021 ; A0 =5,1 10-11 *2,47 1021 = 1,26 1011 Bq. l = 5,1 10-11 *3600*24*365=1,61 10-3 an-1.
ln (A / A0) = -l t1 ; ln (A0 / A) = l t1 ; t1 = ln (A0 / A) / l =ln( 1,26 1011/ 3,7 103) / 1,61 10-3 =1,07 104 ~ 1,1 104 ans.
Au bout de cette durée, l'américium 241 peut être considéré comme un déchet de fission à faible activité. Comparer cette durée à celle des déchets d'une réaction de fusion nucléaire qui est de lordre d'une centaine d'année.
Au bout de 11000 ans le déchet " américium 241" issu d'une réaction de fission est de faible activité.
Cette durée est environ 100 fois plus grande que celle d'un déchet issu d'un fusion nucléaire. Préciser en quoi, dans le domaine des déchets, la fusion nucléaire représente un avantage sur la fission.
La durée du stockage et de la surveillance des déchets issus de la
fusion est environ 100 fois plus petite que la durée de stockage des
déchets issus de la fission. Cela limite également la prolifération des
déchets nucléaires.
