Distinguer les différentes réactions nucléaires

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Cohésion et transformations de la matière


Rappels de cours

Les transformations nucléaires spontanées ne nécessitent pas d’apport d’énergie de la part de l’extérieur contrairement aux transformations nucléaires provoquées.

1 Les réactions nucléaires spontanées

A La radioactivité

► Lorsqu’un noyau est instable il subit une désintégration radioactive.

Lors d’une désintégration radioactive, le noyau instable (noyau père) se désintègre spontanément en donnant naissance à un noyau fils et en expulsant une particule. Si le noyau fils est excité, il va se désexciter en émettant un rayonnement gamma.

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► La particule émise peut être :

un électron e10 pour une réaction de type bêta moins (β) ;

un positon e10 pour une réaction de type bêta plus (β+) ;

un noyau d’hélium 4 H24e pour une réaction du type alpha (α).

B L’activité d’un échantillon radioactif

► L’activité d’un échantillon radioactif correspond au nombre de désintégrations par seconde. Elle s’exprime en becquerels (Bq).

► L’activité d’un échantillon radioactif peut être évaluée avec un compteur Geiger.

2 Les réactions nucléaires provoquées

A La fission des noyaux lourds

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Lors d’une réaction de fission, un noyau lourd éclate sous l’impact d’un neutron. La fission est utilisée dans les réacteurs des centrales nucléaires pour produire de l’énergie.

B La fusion des noyaux légers

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Lors d’une réaction de fusion, des noyaux légers s’associent pour former un noyau plus lourd. Dans le Soleil et les étoiles, les conditions nécessaires sont réunies pour que des réactions de fusions se produisent.

Méthodes

Identifier une réaction nucléaire

Identifier les transformations nucléaires d’équations :

a. N713C613+e10

b. N714+n01C614+H11.

Solution

La réaction a est une désintégration bêta plus (β+=e10).

La réaction b est une fission : le noyau N714 éclate sous l’impact d’un neutron.

Calculer et interpréter des activités radioactives

Le zirconium présente deux isotopes radioactifs : 93Zr et 95Zr. Deux échantillons de masses identiques de ces isotopes sont placés dans un compteur qui, en 5,0 secondes, enregistre 4,7×104 désintégrations pour 93Zr et 4,0×1011 désintégrations pour 95Zr.

1. Calculer l’activité des deux échantillons.

2. Après un an, les activités valent 9,4kBq pour le 93Zr et 1,2GBq pour le 95Zr. Sachant que l’activité est proportionnelle au nombre de noyaux dans l’échantillon, interpréter les variations de l’activité observées.

Solution

1. A(Z93r) =4,7×1045,0=9,4×103Bq=9,4kBq

et A(Z95r) =4,0×10115,0=8,0×1010Bq=80GBq.

2. L’activité de 93Zr est restée constante alors que l’activité de 95Zra été divisée par plus de soixante. L’activité de 95Zrétant bien plus importante que celle de 93Zr, beaucoup de noyaux de 95Zrse sont désintégrés en un an. C’est pourquoi l’activité A(Z95r) a fortement baissé. Le nombre de noyaux de 93Zr désintégrés a été trop faible pour modifier l’activité.