Le réacteur nucléaire (énoncé)

Q1

Il s'agit d'une réaction de fission dans laquelle un noyau lourd d'uranium se casse sous l'impact d'un neutron.

Cette réaction donne d'autres neutrons et des noyaux plus légers et plus stables (leur énergie de liaison par nucléon est plus importante). Cette réaction dégage de l'énergie, car il y a une perte de masse.

Q2

Au cours d'une réaction nucléaire il y a conservation du nombre de charges électriques et conservation du nombre de nucléons A .

Par conséquent à partir de l'équation de fission :

On peut écrire :

Conservation du nombre de nucléons : 235+1 = A + 138 + 3x1 donc A = 95

Conservation du nombre de charge: 92 = Z + 52 donc Z = 40

Il s'agit de l'élément zirconium dont le nucléide possède la structure suivante:

L'équation de désintégration de l'uranium est donc :

Q3

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Energie libérée, en fonction des énergies de liaison des nucléides

E_libérée = E_l(Zr)+E_l(Te) - E_l(U) 

Energie libérée en fonction des énergies de masse des nucléides et des neutrons

E_libérée = [ (m(U) + m(n) ) - (m (Zr)+ m (Te)+ 3.m(n) ) ].c²

Q4

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E_libérée = 2,825 x 10^-11J = 176,3 MeV

Q5

L'énergie produite par la réaction est transformée :

a) en énergie de rayonnement, puisqu'il y a production d'un rayon gamma g (particule sans charge et sans masse mais possédant une énergie )

b) en énergie cinétique communiquée aux noyaux et protons.

Q6

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Masse d'uranium utilisée : m = 684 g

Q7

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Durée au bout de laquelle on perd 1% de la masse dans le réacteur :

t = 1,01 x 10⁷ ans.