La prévention et les soins

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Exercices
Classe(s) : Tle STI2D - Tle STL | Thème(s) : Prévention et soin

Sujet corrigé : Les déchets radioactifs

Énoncé

Les déchets radioactifs provenant du combustible des centrales nucléaires contiennent de nombreuses substances radioactives. Le tableau suivant indique les caractéristiques de 2 nucléides pouvant être présents parmi ces déchets : le césium 135 et le plutonium 241.

PB_9782216133727_T_STI2D-STL_02_Phys_Chimie_Tab_1

1. Déterminer le nombre de protons et de neutrons de chaque nucléide.

Les nucléides césium 135 et plutonium 241 sont-ils isotopes ? Justifier votre réponse.

Quelle est la particule émise au cours d’une désintégration de type β ?

2. Rappeler les lois de conservation utilisées pour écrire les équations de désintégration.

3. Compléter, l’équation de la désintégration nucléaire suivante :

P94241 X+e-10

Identifier X parmi les symboles des nucléides suivants : U192 N93p A95m

4. Donner la définition de la période ou demi-vie t1/2 d’un nucléide radioactif.

À partir du graphique ci-dessous, vérifier que la valeur de la demi-vie du plutonium 241 est T = 14 ans.

Masse du plutonium 241 désintégrée en fonction du temps

12050_02_91_stdi

5. Au bout de combien de temps le plutonium 241 sera-t-il considéré comme inactif ?

6. Citer deux conséquences biologiques d’une exposition intensive aux radiations radioactives.

Corrigé

1. 55135 Cs comporte 55 protons et 135 55 = 80 neutrons.

94241 Pu comporte 94 protons et 241 94 = 147 neutrons.

Un électron est émis lors d’une désintégration de type β.

Les nucléides 94241 Pu et 55135 Cs ne sont pas isotopes car ils n’ont pas le même nombre de protons.

2. Les lois de Soddy ou de conservation stipulent la conservation du nombre de masse et du nombre de charge au cours d’une désintégration.

3. 94241 Pu → 95241 Am + 95241. Le noyau fils est donc de l’américium 241.

4. La demi-vie d’un nucléide radioactif est le temps au bout duquel l’activité est divisée par 2.

On trouve la valeur de la demi-vie par construction t1/2 = 14 ans.

12050_02_92_stdi

5. Le plutonium 241 sera considéré comme inactif au bout de 10 demi-vies, soit 140 ans.

6. Une exposition intensive aux radiations radioactives peut entraîner des vomissements, des brûlures, et générer des mutations génétiques en abîmant l’ADN et provoquer la stérilité à moyen terme.

Exercice résolu

Énoncé

La médecine nucléaire

« Les cellules malades sont plus sensibles aux rayonnements radioactifs que les cellules saines. Il est donc possible de les détruire sélectivement par irradiation. En ORL (oto-rhino-laryngologie) on peut traiter les tumeurs du sinus, des lèvres, des joues, de la langue en implantant au voisinage des cellules cancéreuses, des aiguilles ou des fils contenant de l’iridium 192 dont la période radioactive est 74 jours.

L’activité de l’aiguille implantée est 7 × 107 becquerel et on laisse cette aiguille le temps nécessaire pour que la dose absorbée par la tumeur et les tissus environnants soit voisine de 0,07 gray. »

Répondre aux questions suivantes :

1. Sachant que le nucléide « iridium 192 » se note 77199 Ir, que représentent les nombres 192 et 77 ?

2. L’équation de désintégration nucléaire de l’iridium 192 s’écrit : 77199IrXba+76192Os+γ

En appliquant deux règles de conservation nucléaire que vous énoncerez, identifier la particule « X » émise lors de la désintégration.

En déduire si l’iridium 192 est radio émetteur α, β ou β+.

3. Le document médical parle de période radioactive. Donner la définition de la période ou demi-vie radioactive.

4. Le texte précise qu’on laisse l’aiguille implantée le temps nécessaire pour que la dose absorbée par le malade soit voisine de 0,07 gray.

Sachant que, pour le rayonnement émis par l’iridium 192, le facteur de qualité est égal à 1, déterminer l’équivalent de dose correspondant. Préciser son unité.

Corrigé

1. Les nombres 192 et 77 représentent respectivement le nombre de nucléons et le nombre de protons de l’iridium.

2. La particule X émise lors de la désintégration est un électron (car la charge se conserve, 76 = – 1 + 77), donc l’iridium 192 est radio émetteur β.

3. La période ou demi-vie radioactive est le temps nécessaire pour que l’activité d’un échantillon radioactif soit divisée par deux.

4. L’équivalent de dose H se calcule selon H = wR × D = 1 × 0,07 = 0,07 Sv. Cet équivalent dose est très grand. Il s’exprime en sievert.