Exercices sur le nucléaire: devoir dopage silicium, Exercices de Génie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa1 April 2014

Exercices sur le nucléaire: devoir dopage silicium, Exercices de Génie Physique

PDF (54.2 KB)
2 pages
396Numéro de visites
Description
Exercices de physique sur le nucléaire : devoir dopage silicium. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: les semi-conducteurs, le neutron thermique, l'unité de masse atomique.
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document

   

 

858-Nucléaire : Devoir dopage silicium

. Pour fabriquer des semi-conducteurs, on dope du silicium. Des atomes de silicium d'un cristal sont alors remplacés par d'autres atomes, par exemple des atomes de phosphore. Au lieu d'appliquer la méthode traditionnelle de diffusion atomique, on peut aussi réaliser le dopage d'un barreau de silicium en le soumettant, dans un réacteur, à un flux de neutrons thermiques. Données: Masse du noyau de silicium 30 (30Si) mSi = 29,966081 u Numéro atomique 14Si Masse du noyau de phosphore 31 (31P) mP = 30,965534 u Numéro atomique 15P Masse du neutron mn = 1,008665 u Masse de l'électron me = 0,000549 u Unité de masse atomique 1 u = 1,661.10-27 kg = 931,5 MeV.c-2

QUESTION 1

11 Qu'appelle-t-on neutron thermique ?

12 Expliquer, brièvement, comment on peut ralentir des neutrons rapides.

13 Un noyau de silicium 30 capture un neutron et donne un noyau de silicium 31 qui, par radioactivité β-, se transforme en noyau de phosphore 31 stable. Ecrire l'équation nucléaire pour chacune de ces deux transformations.

14 Montrer que l'ensemble de ces deux réactions est exothermique, sachant que l'énergie cinétique des neutrons est négligeable.

15 Calculer, en MeV, l'énergie cinétique maximale des électrons émis à la suite de ces deux réactions.

QUESTION 2

21 Des barreaux de silicium, qui viennent juste d'être bombardés avec des neutrons thermiques, ne peuvent pas être utilisés immédiatement. On doit attendre que la radioactivité du silicium 31, de période (ou demi-vie) T = 2,60 h, baisse. Qu'appelle-t-on activité d'un radioisotope ?

22 Combien de temps t doit-on attendre pour que l'activité A' du silicium 31 soit égale au millième de l'activité A0' initiale ?

QUESTION 3

31 On soumet un barreau de silicium naturel, qui renferme un faible pourcentage de silicium 30, à un bombardement neutronique. Immédiatement après ce bombardement, l'activité du barreau, due à la radioactivité β-, est A0 = 1,20.1014 Bq. Calculer le nombre N0 d'atomes de phosphore produits lorsqu'on a attendu suffisamment longtemps pour que l'activité A du barreau soit le millième de l'activité A0 initiale.

32 Calculer la masse totale m de tous les noyaux 30Si initialement présents, sachant que sur 1,60.107 noyaux de 30Si un seul agit avec un neutron.

Barème : 2 - 2 - 4 - 3 - 3 - 2 - 4 - 2 - 3 / 25 pts Durée : 55 min

   

 

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome