Séquence 7

Puiser de l’énergie dans les noyaux

atomiques…

I. Où les noyaux ont-ils été fabriqués ?

Le big bang n’a fabriqué que de l’hydrogène et de l’hélium.

Les noyaux plus lourds ont été fabriqués dans les étoiles par des fusions successives.

Ces noyaux ont été rejeté dans l’espace (explosion de supernova). Ils sont devenus des atomes, se sont assemblés en molécules et ces molécules se sont retrouvés au cœur des processus chimiques qui permettent la vie.

VOIR le TP « VIE DES ETOILES »

I. Où les noyaux ont-ils été fabriqués ?

II. La stabilité des noyaux.

Les noyaux sont des assemblages de nucléons (protons et neutrons).

Cet assemblage est possible grâce à l’interaction forte qui maintient les nucléons « collés » en s’opposant à la répulsion électrique entre protons.

Tous les noyaux ne sont pas stables

Animation OSTRALO

a

b+ -b

astable

III. La radioactivité1) Qu’est-ce que la radioactivité ?

Propriété qu'ont certains noyaux d’émettre de manière naturelle et spontanée des particules et des rayonnements électromagnétiques.

Un noyau radioactif se « désintègre » en produisant un noyau fils. Le noyau fils formé appartient à un autre élément que le noyau père.

222 218 4 Rn Po + He 86 84 2

2) La radioactivité a

86Rn84Po

Noyau d’hélium

g

222 218 4 Rn Po + He 86 84 2

Elibérée = 5,6 MeV

1 u = 1,66054.10-27 kg

3) La radioactivité b-

28Ni 27Co

Électron

g

60 60 0 Co Ni + e 27 28 -1

60 60 0

Co Ni + e 27 28 -1

m(e) : 0,00055 u1 u = 1,66054.10-27 kg

Elibérée = 2,8 MeV

4) La radioactivité b+

15P 14Si

Positon ou antiélectron

g

30 30 0 P Si + e 15 14 +1

30 30 0 P Si + e 15 14 +1

m(e) : 0,00055 u1 u = 1,66054.10-27 kg

Elibérée = 3,2 MeV

5) La radioactivité g

Elle peut accompagner les radioactivités a ou b.

exemple : 60Co 60Ni* + e- émission -b

60Ni* 60Ni + g émission g

La particule g est un photon, identique à ceux de la lumière, mais beaucoup plus énergétique.

6) Famille radioactive de l’uranium 238.

Désintégration a

Désintégration b-

238 U

Th

234 Pa

234 U

4,47.10 9 ans

24, 1 jours

1,17 min

2,46.10 ans

b -

b- 230 Th

7,54.10 4

ans

a 4,2 Mev

a 4,8 Mev

a4,7 Mev

226 Ra 1600 ans

a 4,8 Mev

214Pb

214

Bi

214Po

3,05 min

26,8 min

19,9 min

1,65.10 -4 s

b-

b-

a

6 Mev a

7,69 Mev

218Po

222 Rn

3,82 jours a

5,5 Mev

210

Pb

210

Bi

210Po

22,2 ans

5,01 jours

138 jours

b-

b -

a

5,3 Mev

206Pb

stable

234

5

7) Comment se protéger de la radioactivité ?

7) Comment se protéger de la radioactivité ?

8) Utilisations de la radioactivité

8) Utilisations de la radioactivité

8) Utilisations de la radioactivité

8) Utilisations de la radioactivité

8) Utilisations de la radioactivité

IV. Comment puiser de l’énergie dans les

noyaux ?Puiser l’énergie des noyaux implique de transformer une partie de leur masse en

énergie…

1) La fission de l’uranium 235

Pourquoi la fission de l’uranium 235 libère-t-elle de l’énergie ?

Bilan énergétique sur un exemple :

Elibérée = 172 MeV

1 u = 1,66054.10-27 kg

2) La fission contrôlée

Schéma animé

3) La fission non contrôlée

Essai nucléaire mené par les États-Unis sur l'atoll de Bikini, dans les Îles Marshall le 25 juillet 1946.

4) La fusion contrôlée, bientôt sur Terre ?