Exercices de physique des particules sur le plutanium , Exercices de Physique des particules
Eleonore_sa
Eleonore_sa30 April 2014

Exercices de physique des particules sur le plutanium , Exercices de Physique des particules

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Exercices de physique des particules sur le plutanium. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Le numéro atomique, le noyau d’hélium, la variation de masse au cours de la fission.
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Le plutonium (4 points)

Amérique du nord 2009 EXERCICE III : LE PLUTONIUM (4 POINTS)

En consultant l’encyclopédie Universalis on constitue la carte d’identité du plutonium fournie ci-dessous : Description : métal lourd artificiel Isotopes : quinze isotopes dont plutonium 238, 239 et 241 Production : irradiation de l’uranium 238 Utilisation : plutonium 239 : composant de têtes nucléaires et de combustibles Mox ; plutonium 238 : source de neutrons et de chaleur Radioactivité : émetteur de particules alpha et rayonnement gamma faible, sauf plutonium 241 émetteur bêta Commentaire : plutonium 239 et 241 sont des matières fissiles…

Données : 1 MeV = 1,6022.10-13 J ; 1 u = 1,66043.10-27 kg ; c = 2,9979.108 m.s-1. Extrait de la classification périodique :

92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm

Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium

Masse atomique de quelques noyaux :

Noyau 102

42Mo 135

52Te 239

94Pu 1

0n

Masse (en u) 101,9103 134,9167 239,0530 1,0089

1.À partir de la carte d’identité du plutonium, répondre aux questions suivantes.

1.1.Le numéro atomique de l’élément chimique plutonium étant Z = 94, donner la composition des noyaux de plutonium 238 et 239. 1.2. Définir l’isotopie. 1.3.Quelle est la nature d’une « particule alpha » ? 1.4.En utilisant l’extrait de la classification périodique et en précisant les lois de conservation utilisées, écrire l’équation de la désintégration du noyau de plutonium 238 lorsque le noyau fils est émis dans un état excité. 1.5. Pourquoi y a-t-il émission d’un rayonnement gamma ? 1.6. De quelle réaction parle-t-on dans le commentaire de la carte d’identité ci-dessus ? La définir.

2.L’équation (1) de la réaction du plutonium 239 sous l’impact d’un neutron est :

   239 1 135 102 194 0 52 42 0Pu n Te Mo 3 n (1)

2.1.Donner l’expression de la perte de masse du système au cours de cette

réaction. Calculer sa valeur en kilogramme. 2.2. Donner l’expression de l’énergie libérée par l’action d’un neutron sur un noyau de plutonium. Calculer sa valeur en MeV.

3.On donne les énergies de liaison des noyaux suivants :

noyaux 239

94Pu 135

52Te 102

42Mo

Énergie de liaison (en MeV)

1,79.103 1,12.103 8,64.102

3.1.À partir des énergies de liaison de ces trois noyaux, donner l’expression de l’énergie libérée lors de la réaction (1). Calculer cette énergie et comparer le résultat à la valeur trouvée en 2.2. 3.2.Calculer l’énergie de liaison par nucléon de chacun des noyaux. Comparer la stabilité de ces trois noyaux. 3.3.À l’aide de ces résultats, donner et justifier le bilan énergétique de la

réaction (1).

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