Exercices sur le nucléaire: correction 3, Exercices de Génie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa1 April 2014

Exercices sur le nucléaire: correction 3, Exercices de Génie Physique

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Exercices de physique sur le nucléaire : correction 3. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: les neutrons thermiques, l'équation nucléaire, la masse totale de tous les noyaux de silicium.
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859-Nucléaire : Corrigé devoir 858

QUESTION 1

11 Neutrons thermiques ? Ce sont des électrons ralentis. Leur vitesse correspond à la vitesse moyenne d'agitation de ces particules. Leur énergie est de l'ordre de l'électron-volt (0,1eV à 1eV)

12 Ralentissement des neutrons rapides ? Le ralentissement est produit par un modérateur. On réduit ainsi l'énergie cinétique des neutrons (Ordre du MeV) à quelques eV du fait des collisions élastiques sur les noyaux du modérateur. Les modérateurs ont un pouvoir ralentisseur d'autant plus fort que leurs noyaux ont une masse suffisamment proche des neutrons. Les modérateurs utilisés sont l'eau lourde, le béryllium, le graphite...

13 Equation nucléaire ? 30Si + 1n ---- 31Si puis 31Si ---- 31P + -1e + antineutrinos Rappels : 14Si et 15P et 0e

14 Réactions exothermiques ? Calcul du défaut de masse m = (mSi + mn) - (mP + me) = 0,008663 u > 0 Comme dirait Raymond Devos, il y a perte de masse, donc apparition d'énergie, donc réaction exothermique !

15 Energie cinétique maximale des électrons émis ? En supposant que toute l'énergie émise est communiquée à l'électron, celui-ci possède l'énergie cinétique Ec = m.c2 = 0,008663.c2 = 8,07 MeV

QUESTION 2

21 Activité nucléaire A(t) ? L'activité A(t) d'une substance radioactive représente le nombre moyen de désintégrations par seconde A(t) = -dN / dt = λ.N(t) = λ.N0.e-λ.t Sachant que A0 = λ.N0 représente l'activité initiale et λ la constante radioactive. Donc A(t) = A0.e-λ.t

22 Temps t nécessaire pour que A(t) = A0 / 1000 Rappel : λ.T = ln2 Donc si A(t) / A0 = 10-3 et T = 2,60 h on trouve t = -(ln10-3).2,6 / (ln2) = 25,9 h

23 Nombres d'atomes de phosphore produits N0 = A0 / λ = A0.T / (ln2) N0 = 1,62.1018 atomes

24 Masse totale de tous les noyaux de silicium 30 initialement présents N0' = N0.1,60.107 = 2,592.1025 noyaux d'où m = N0'.mSi = 2,592.1025.29,97.1,661.10-27 = 1,29 kg

   

 

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