Fiche de physique - chimie
> >

LES TRANSFORMATIONS (OU REACTIONS) NUCLEAIRES

Partager :

I. Introduction

Dans la nature, les noyaux instables se décomposent spontanément en émettant des particules (désignées par les lettres grecques \alpha, \beta ^+ et \beta ^-) et un rayonnement électromagnétique très énergétique : le rayonnement \gamma.



Ce faisant, par opposition aux transformations (ou réactions) nucléaires spontanées, il existe deux principales réactions dites provoquées :

Les réactions de fission nucléaire ;
Les réactions de fusion nucléaire.

II. Le noyau atomique

1. Les nucléons

Définitions
Les nucléons sont les particules qui constituent un noyau d'un atome : les protons de charge +e et les neutrons de charge nulle ;

Le nombre de protons dans un noyau est le nombre de charges (ou le numéro atomique), noté Z ;

Le nombre de nucléons (protons + neutrons) est le nombre de masse, noté A ;

Ainsi, le noyau d'un élément de symbole X est noté par convention : \boxed{_Z ^A X}.

2. Les isotopes

Définition
Deux noyaux isotopes ont le même nombre de proton(s) (ou le même numéro atomique ou le même nombre de charge) Z mais des nombres différents de neutrons, donc des nombres de masse différents :

\boxed{^{A _1}_Z X ~ et ~ ^{A_2} _Z X ~ avec ~ A_1 \neq A_2}

Exemples :

^{35} _{17} Cl et ^{37} _{17} Cl ;

^{12} _{6} C et ^{14} _{6} C ;

^{3} _{1} H (tritium), ^{2} _{1} H (deutérium et ^{1} _{1} H (hydrogène).

III. Caractères généraux des transformations nucléaires

1. Propriétés d'une transformation nucléaire

La radioactivité :
* Elle est spontanée et incontrôlable ;
* En effet, un noyau radioactif ne vieillit pas, il reste identique à lui-même jusqu'à sa désintégration, qui se produit à une date imprévisible : c'est le caractère aléatoire d'une désintégration radioactive.
* C'est une réaction nucléaire : elle est la même pour toutes les espèces chimiques qui contiennent ce noyau.

La fission ou la fusion :
* Elle est provoquée de façon artificielle ou non ;
* C'est également une réaction nucléaire.

2. Lois de conservation d'une transformation nucléaire

Propriété
Lors d'une transformation (ou réaction) nucléaire, il y a :

conservation du nombre de charge ;

conservation du nombre de nucléons, donc du nombre de masse ;

conservation de l'énergie totale du système de particules considéré.

Remarques :
La conservation du nombre de charge et du nombre de masse relève de la loi de Soddy ;
Force est de constater que, contrairement aux transformations physiques ou chimiques, les transformations nucléaires ne respectent pas la conservation des éléments chimiques constituant le système étudié.

IV. Les transformations nucléaires provoquées

1. La fission nucléaire

Définition
La fission est l'éclatement d'un noyau lourd (noyau cible) sous l'impact d'un neutron (projectile) en deux noyaux plus légers.

Remarque : elle libère de l'énergie.

Exemple :

* ^{235} _{92}U ~ + ~ ^{1} _{0} n ~ \rightarrow ~ ^{94} _{38}Sr ~ + ~ ^{140} _{54}Xe ~ + ~ 2 ^{1} _{0} n

* Cette transformation nucléaire respecte le principe de conservation de la charge et de la masse.

Applications :

* des fissions contrôlées se produisent dans les réacteurs nucléaires possédés en France par EDF pour produire de l'électricité (actuellement au-dessus de 70% du mix électrique français) ;

* des fissions contrôlées se produiront également dans le réacteur de type EPR de Flamanville (actuellement en phase d'essais de démarrage) ;

* des fissions non contrôlées se produisent suite à la détonation d'une bombe A.

2. La fusion nucléaire

Définition
La fusion est une réaction nucléaire qui créé un noyau plus lourd lors de la rencontre de deux noyaux légers (faible nombre de masse A).

Remarque : elle libère de l'énergie.

Exemple :

* ^{2} _{1}H ~ + ~ ^{3} _{1}H ~ \rightarrow ~ ^{4} _{2}He ~ + ~ ^{1} _{0} n

* Cette transformation nucléaire respecte le principe de conservation de la charge et de la masse.

Applications :

* des fusions naturelles se produisent dans le Soleil ;

* des fusions non contrôlées se produisent suite à la détonation d'une bombe H ;

* Un espoir de fusions contrôlées dans le réacteur expérimental d'ITER (en cours de construction à Cadarache) ou par le biais.

V. Principales particules rencontrées dans les transformations nucléaires

A titre d'information, les principales particules qui sont rencontrées dans les transformations nucléaires (spontanées ou provoquées) sont les suivantes :
Les transformations nucléaires : image 1


Publié le
ceci n'est qu'un extrait
Pour visualiser la totalité des cours vous devez vous inscrire / connecter (GRATUIT)
Inscription Gratuite se connecter
Merci à
gbm Webmaster
pour avoir contribué à l'élaboration de cette fiche


Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2020

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 228 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !