Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

Le réacteur nucléaire

corrigé

Un réacteur nucléaire dans lequel on a introduit des noyaux d'uranium produit de la chaleur qui est transformée ensuite en énergie électrique. Les noyaux d'uranium subissent la réaction suivante :

Q1

De quel type de réaction nucléaire s'agit-il ?

Q2

Quelles lois utiliser pour déterminer la composition du nucléide X? Donner sa composition.

On donne :        39Y(yttrium) ; 40Zr( zirconium) ; 41Nb (Niobium)

Q3

Donner l'expression littérale de l'énergie libérée par la réaction en fonction des énergies de liaison par nucléons des nucléides. Donner l'expression de l'énergie de masse perdue par les noyaux, puis celle libérée au cours de la réaction.

Q4

Calculer l'énergie dégagée en MeV puis en joule par cette réaction.  m(U)= 234,99333 u; m(X)=94,886040 u; m(Te)=137,90067 u; m(n)=1,0086600 u;

Energie de masse correspondant à une unité de masse atomique : E = u.C2 = 931,5000 MeV; 1MeV =1,6022000 x 10-13J

Q5

Sous quelle forme cette énergie est-elle employée ?

Q6

 Ce réacteur est utilisé pour faire fonctionner un moteur électrique de puissance 20 MW, et de rendement r = 35%. Calculer la masse d'uranium consommée pour faire fonctionner le moteur pendant dix jours.

Q7

L'uranium est radioactif. Sa période de demi-vie est d'environ 700 millions d'années. Calculer la durée au bout de laquelle on perd 1 % de sa masse dans le réacteur. Conclusion.