Le soleil d’iter

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Exercices
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Les éléments chimiques présents dans l'Univers

Voilà plus de 50 ans que les physiciens théoriciens, les ingénieurs et les mathématiciens tentent de contrôler les réactions thermonucléaires pour qu’elles produisent plus d’énergie qu’elles n’en consomment.

En effet, pour recréer des conditions similaires à celles qui règnent au cœur du Soleil, il faut faire passer la matière dans son quatrième état, celui du plasma. Cela nécessite beaucoup d’énergie.

Le plasma se rencontre fréquemment dans l’Univers, dans les éclairs, l’atmosphère des étoiles et même le milieu interstellaire.

La maîtrise des réactions de fusion nucléaire permettrait d’apporter une réponse supplémentaire aux besoins énergétiques à venir…

Répondre aux questions suivantes à l’aide des documents ci-après.

1. Sachant qu’au cours de la réaction de fusion entre l’hélium 3 et le deutérium le nombre de nucléons et le nombre de protons sont conservés, déterminer les valeurs de A et de Z du noyau inconnu (Doc. 1).

2. Identifier alors l’élément X.

3. Donner la composition des noyaux .

Comment les qualifie-t-on ?

4. Le résultat précédent est-il conforme à la phrase en bleu du Doc. 2 ?

Donner une réponse argumentée.

5. Expliciter la phrase en bleu dans le Doc. 3.

6. En vous aidant des documents fournis, et de vos connaissances, vous rédigerez un petit paragraphe décrivant en quoi consiste le programme ITER, en indiquant au moins deux avantages et un inconvénient à ce procédé.

Doc. 1. L’hélium 3

L’hélium 3, de symbole , est un des isotopes stables de l’hélium.

Sur Terre, l’hélium 3 est très rare.

Sa masse est estimée à 0,5 t.

Les missions Apollo ont montré que la Lune en possède d’importantes réserves estimées à environ 100 000 t.

L’hélium 3 pourrait servir de combustible dans les futures centrales à fusion contrôlée.

La réaction de fusion entre l’hélium 3 et le deutérium s’écrit :

est un noyau inconnu.

Doc. 2. La fusion nucléaire

La fusion nucléaire consiste à « réunir » deux atomes légers pour « produire » un atome plus lourd, ce qui engendre une forte énergie mais pas de déchets car les produits de la fusion sont stables.

Cette réaction se produit au cœur des étoiles où il règne une température extrêmement élevée, 100 millions de degrés !

Les scientifiques, pour tenter de réaliser cette fusion, doivent recréer dans un réacteur les conditions dans lesquelles se produit, c’est-à-dire à très haute température et à très haute pression.

Construire un tel réacteur qui supporte de telles conditions demande des performances technologiques colossales.

Ce projet implique, pour le mener à bien, des investissements extrêmement importants.

C’est pourquoi, la communauté scientifique internationale s’est alliée au projet ITER en 1985.

Doc. 3. Le réacteur ITER

L’objectif du réacteur expérimental ITER, en construction sur le site de Cadarache (France), est d’expérimenter pour mettre au point la faisabilité technique de la fusion par confinement magnétique qui serait un moyen d’avenir pour produire de l’énergie. Un « soleil » s’allumera dans la chambre à vide d’ITER…

Ce petit astre artificiel se nourrira d’un mélange gazeux, de deutérium et de tritium, porté à très haute température.

Ce mélange est constitué de deux isotopes de l’hydrogène dans des proportions égales.

Lorsque ces combustibles seront exploités dans ce réacteur, alors le programme ITER lancera la phase « nucléaire » du projet.

Les chercheurs essaieront alors de mettre au point de nouvelles techniques pour développer par la suite l’exploitation industrielle pour commercialiser cette nouvelle énergie tirée de la fusion.