SUJET BAC SUPPLÉMENTAIRE


B
La radioactivité γ\gamma





Doc. 3
Domaines des ondes électromagnétiques

En fonction de leur application en physique ou dans l’industrie, on utilise la notion de domaine pour les ondes électromagnétiques. Ceux-ci se distinguent entre eux par leurs domaines de longueurs d’ondes :

Domaines des ondes électromagnétiques

Questions

1. Déterminer l’énergie dégagée lors de la désintégration d’un noyau d’uranium.


2. En déduire d’après le doc. 2 celle d’un photon γ.\gamma.


3. En déduire une justification de l’appellation rayons γ\gamma utilisée pour décrire les photons émis lors de la fission nucléaire des noyaux d’uranium 235.


Données

  • Conversion d’unités d’énergie : 1 W·h == 3 600 J ;
  • Constantes : h=h = 6,6 ×\times 10-34 J·s, c=c = 3,0 ×\times 108 m·s-1, NA=N_{\text{A}} = 6,0 ×\times 1023 mol-1.

Doc. 1
Fission nucléaire de l’uranium 235

Centrale nucléaire


L’une des manières de produire de l’électricité est de récupérer l’énergie thermique produite par la fission de noyaux instables comme l’uranium 235 et de la convertir en énergie électrique. Cette réaction est appelée fission nucléaire car, au cours de la réaction, les noyaux d’uranium 235 se scinde en plusieurs noyaux plus petits.

Le parc nucléaire français est composé de 58 réacteurs à eau pressurisée et a produit en 2017 près de 380 000 GW·h d’énergie transférée sous forme électrique. Il se sert exclusivement de l’uranium 235 comme combustible nucléaire.

Doc. 2
Répartition moyenne de l’énergie produite

Lors de la fission d’un noyau d’uranium 235, l’énergie libérée est fragmentée et associée à différentes particules.

En moyenne, un réacteur nucléaire réalise la fission de 10 mol d’uranium 235 par jour.

Répartition moyenne de l’énergie libérée
lors une réaction de fission de l’uranium 235


Toute cette énergie n’est cependant pas récupérable dans les réacteurs nucléaires. En effet, les neutrinos et antineutrinos émis s’échappent du cœur et ne participent pas à l’échauffement du fluide caloporteur. Toutes les autres énergies sont converties en énergie par transfert thermique.

Toutefois, la conversion énergétique permettant de passer de l’énergie de transfert thermique à l’énergie de transfert électrique ne possède qu’un rendement moyen de η=\eta= 33 % dans les centrales nucléaires.

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