Pour s'échauffer - Pour commencer

1. Quelles sont les deux grandeurs physiques qui se conservent lors d'une transformation nucléaire ?

2. En utilisant les lois de conservation et la classification périodique des éléments, identifier le noyau dans ^{A}_{Z}\text{X} chacune des équations de réaction ci-dessous :

a. ^{213}_{\,\,84}\text{Po} \rightarrow ^{A}_{Z}\text{X} +\ ^{4}_{2}\text{He}.

b. ^{209}_{\,\,82}\text{Pb} \rightarrow  ^{A}_{Z}\text{X} + ^{\:\:\:0}_{-1}\text{e}.

c. ^{1}_{0}\text{n} +\ ^{239}_{\\94}\text{Pu} \rightarrow ^{94}_{38}\text{Sr} +\ ^{A}_{Z}\text{X} + 3\ ^{1}_{0}\text{n}.

La première bombe nucléaire utilisée, surnommée Little Boy, fut lâchée par l'armée américaine sur la ville d'Hiroshima le 6 août 1945. 70 % de la ville ont été détruits et près de 140 000 personnes sont mortes des conséquences directes ou indirectes de l'explosion.
L'explosion de 1 kg de TNT (trinitrotoluène) dégage 4,2 MJ et la combustion de 1 kg de pétrole dégage une énergie de 42 MJ. L'énergie dégagée par le bombardement d'Hiroshima est de 6,3 \times 10¹³ J.

1. Quel est le type de transformation qui a lieu lors de la combustion du pétrole ou l'explosion de TNT ?

2. À quelle masse de TNT correspond l'explosion de Little Boy sur la ville d'Hiroshima ?

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Une centrale nucléaire est constituée de réacteurs dans lesquels des réactions de fission libèrent de l'énergie sous forme d'énergie de rayonnement. Cette énergie est convertie en énergie thermique et est utilisée pour chauffer l'eau du circuit primaire. Ce circuit primaire est en contact avec le circuit secondaire. L'eau du circuit secondaire est chauffée et transformée en vapeur. La pression de cette vapeur permet de faire tourner une turbine qui entraîne un alternateur (générateur) qui transmet l'énergie reçue vers le réseau électrique par transfert électrique. L'eau circule alors dans un circuit de refroidissement où elle est condensée à l'état liquide et refroidie par échange thermique avec l'air.

En utilisant les termes ci-dessous, représenter un diagramme énergétique des échanges qui ont lieu dans les circuits primaire et secondaire de la centrale nucléaire.

Mots : Énergie nucléaire - Énergie thermique - Énergie cinétique - Transfert électrique - Énergie de rayonnement - Réseau de distribution électrique - Turbine - Fluide caloporteur - Noyaux - Fission.

1. Donner une définition de la fusion thermonucléaire.

2. Écrire l'équation de la fusion nucléaire qui a lieu dans le cœur du Soleil.

3. Rappeler les conditions permettant aux réactions de fusion thermonucléaire de se déclencher dans le Soleil.

4. Citer un avantage et un inconvénient liés à la maîtrise de la fusion nucléaire.

À l'origine de la Terre, les minéraux formés ne contenaient pas de plomb. Cependant ils contenaient de l'uranium 235 et de l'uranium 238 qui ont subis une chaîne de transformations successives pour aboutir respectivement à deux isotopes stables du plomb. La mesure de la proportion des isotopes du plomb présents dans les roches permet de dater celles-ci.

Sachant que la chaîne de l'uranium 235 est composée de 4 désintégrations \beta^- et de 7 désintégrations a et que celle de l'uranium 238 est composée de 6 désintégrations \beta^- et de 8 désintégrations \alpha. Déterminer, sans écrire les équations pour chaque transformation, les deux isotopes en question.