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« 1èreS Correction du DS 4 - Chapitres 7 et 8 Page 2/2 3. Écrire l’équation de fusion entre ces deux noyaux sachant qu’il se forme un neutro n et un noyau noté XZA .

Identifi er le noyau inconnu et justifier le raisonnement .

/1,5 L’équation de la fusion s’écrit : H12 + H13  n01 + XZA Pour identifier le noyau inconnu on utilise les lois de conservation des charges et des nucléons : La l oi de conservation des charges donne : 1 + 1 = 0 + A donc A = 1 + 1 = 2 La l oi de conservations des nucléons donne : 2 + 3 = 1 + Z donc Z = 2 + 3 – 1 = 4 Le noyau formé est donc un noyau d’hélium 4 : He24 4. Exprime r et calcule r en J puis en MeV l’énergie libérée par cette réaction .

/2,25 L’énergie libérée est donnée par la relation : Elibérée = |Δm| x c 2 avec Δm = m(produits) – m(réactifs) Donc Δm = (1,67493.10 -27 + 6,64466.10 -27) – (3,34358.10 -27 + 5,00736.10 -27) = - 3,1 35 .10 -29 kg Donc Elibérée = |Δm| x c 2 = 3,135.10 -29 x ( 2,99792 .10 8)2 = 2, 818 .10 -12 J Ce qui fait en MeV Elibérée = 2,818 .10 -12 / 1,60.10 -19 = 1,7 6.10 7 eV = 17, 6 MeV B- La f ission /6,25 Actuellement, les centrales nucléaires utilisent la réaction de fission de l’uranium 235 qui constitue le « combustible nucléaire ».

Certains produits de fission sont des noyaux radioactifs à forte activité et restant radioactifs très longtemps .

Voici un exemple de réaction possible (à compléter) : U92235 + n01  Sr3894 + Xe54139 + k n01.

5. Compléte r le nombre de neutrons formés lors de cette transformation.

Justifie r par des calculs .

/1 Selon la loi de conservation des nucléons on a : 235 + 1 = 94 + 139 + kx1 donc k = 236 – 233 = 3 6. Donner la composition du noyau de l’uranium 235.

Que représente l’uranium 238 par rapport à lui ? /1 Le noyau de l’uranium 235 est composé de : 92 protons et de 235 nucléons, donc 235 – 92 = 143 neutrons .

L’uranium 238 est un isotope car il appartient au même élément (même Z) mais présente un nombre de neutrons et donc de nucléons différents (A différent ).

7. Cette réacti on est -elle une désintégration spontanée ? Justifie r.

/0,5 Non , car c ette réaction fait intervenir deux réactifs contrairement à une désintégration spontanée .

8. Exprime r et calcule r en J puis en MeV l’énergie libérée par cette réaction .

/2,25 L’énergie libérée est donnée par la relation : Elibérée = |Δm| x c 2 avec Δm = m(produits) – m(réactifs) Donc Δm = ( 3,9021711.10 -25 + 1,67493.10 -27) – (1,5591564.10 -25 + 2,3063121.10 -25 + 3x 1,67493.10 -27) Donc Δm = - 3,204 .10 -28 kg Donc Elibérée = |Δm| x c 2 = 3, 204 .10 -28 x ( 2,99792 .10 8)2 = 2,8 80 .10 -11 J Ce qui fait en MeV Elibérée = 2,880 .10 -11 / 1,60.10 -19 = 1, 80 .10 8 eV = 1 80 MeV 9. Dans 1 kg d’uranium 235, quelle est le nombre de noyaux présents ? En déduire l’énergie libérée par la réaction nucléaire d’un kg d’uranium. /1 La masse d’un noyau d’uranium 235 est 3,9021711.10 -25 kg, donc dans 1 kg d’uranium 235 on a 1 3,9021711 .10 -25 = 2,5626759.10 24 noyaux d’uranium. L’énergie libérée par la réaction nucléaire d e 1 kg d’uranium est donc de : Elibérée = 2,880.10 -11 x 2,5626759.10 24 = 7,381.10 12 J.

10. Sachant que le pouvoir énergétique de l’essence est de 3,5.10 7 J par litre, combien de litres d’essence contiennent autant d’énergie qu’un kg d’uranium ? /0,5 Pour avoir la même énergie, le nombre de litres d’essence qu’il faudrait est : 7,381 .10 12 3,5.10 7 = 2, 1.10 6 L = 2100 m 3 C- Synthèse /1 11. Conclure en indiquant les avantages que présenterait l’utilisation de la fusion par rapport à la fission nucléaire pour la production d’électricité dans les centrales nucléaires .

/1 Les avantages que présenterait l’utilisation de la fusion par rapport à la fission nucléaire pour la production d’électricité dans les centrales nucléaires sont :  Une énergie libérée par nucléo n plus importante : 17,6/5 = 3,52 MeV à compa rer au 180 / 236 = 0,76 3 MeV de la fission ;  Des déchets moins radioactifs. Mais il y a encore des inconvénients :  La f ission est actuellement maîtrisée (enfin dans le meilleur des cas) à grande échelle, ce qui n’est pas le cas de la fusion.. »