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Fission et fusion: étude comparative
Bonjour!
Excusez moi de vous déranger mais j'ai un petit problème... Voici une partie du sujet jusqu'à la question qui me pose problème:
A. Fission de l'uranium.
Un réacteur de centrale nucléaire fonctionne à l'uranium enrichi (contenant 3% d'uranium 325 fissile et 97% d'uranium 238 non fissile). Par capture d'un neutron lent, le noyau 135/92 subit plusieurs types de réactions, dont celle dont l'équation est :
235 1 139 94 1
U + n ----> Xe + Sr + z n
92 0 54 x 0
1) Compléter cette équation en calculant les valeurs de x et de z. Indiquer les lois de conservation utilisées.
2) L'uranium 238 non fissile du réacteur se transforme pas capture d'un neutron lent en un noyau radioactif.
a. Écrire l'équation de cette réaction nucléaire. Quel est ce noyau.
b. Ce noyau est radioactif. A l'issue de deux désintégrations successives, le noyau obtenu est fissile. Écrire les réactions représentant ces deux réactions nucléaires successives et identifier les noyaux formés.
3)a. Calculer l'énergie de la réaction de fission d'un noyau d'uranium 235. L'exprimer en MeV puis en joule
...
C'est donc à la question 3) a. que je bloque. Je vous joint d'abord les résulats du début:
1) conservation de la charge : 92 = 54+x soit x= 38
conservation du nombre de nucléons : 235 +1= 139+94+y soit y = 3.
2) a- 238 1 239
U + n ----> U
92 0 92
b. Une première désintégration donne :
239 A 0
U + X ----> e
92 Z -1
Avec les même lois A=239 et Z=93 Le noyau formé est dont le neptunium 239/93 Np
La seconde désintégration conduit avec les deux même lois:
239 239 0
Np + Pu ----> e
93 94 -1
Le noyau formé est du plutonium.
3) a. Là j'ai un problème car dans mon cours on a vu que la variation d'énergie était lié à cette équation: E=Efinal-Einitiale=c²(m produits - m réactifs) Or dans les corrections d'exercices similaires c'est l'inverse ...
En effet voici ma réponse à cette question
On a E1= ^mc²
= [m(Xe)+m(Sr)+2m(n)-m(U)]c²
Or dans l'annale on a : E1= [m(U)-(m(Xe)+m(Sr)+2m(u))]c²
J'aurai besoin d'aide si vous pouvez s'il vous plait! Je vous remercie d'avance!
Mes résultats:
On a m=138,8882+93,8946+2x1,0087-235,0134= -0,2134 u
Or 1u=931,494 Mev/v²
Donc E1=-0,2134x93194=-198,8 Mev or 1Mev= 1,6.10^-13 J
Donc E1=-3,18.10^-11 J
b. Calculer le nombre de noyau d'uranium 235 contenus dans un échantillon de 1,000Kg d'uranium 235 (Mu=235g/mol)
On a M=m/n et n=N/Na
D'ou N=(m.Na)/M= (1000 x 6,2.10^23)/235 = 2,6.10^24 noyaux d'uranium 235
c. En déduire la valeur de l'énergie fournie par la fission d'une masse de 1,000 kg d'uranium 235.
On a donc E2=N.E1= 2,6.10^24 x -3,18.10^-11 = -8,268.10^13 J
Est ce juste pour cette partie A ? Est ce normal d'obtenir des énergies négatives?
Merci pour votre aide éventuelle!
Salut
!
1) 2) ok
3) a) Trouves-tu un résultat différent des annales? Pour ma part j'ai appris la même chose que toi et à chaque fois qu'on a fait un exo d'annales, c'était juste.
Je vais te passer un extrait de cours: 
voir le IV) § 1)
b) oui
c) Tu as une énergie fournie. Dc ...
Bonjour! Merci beaucoup!
Donc c'est juste mais je dois prendre des valeurs absolues pour avoir des valeurs positives: est ce cela?
Vu qu'on a une énergie fournie la valeur doit être positive. C'est bon alors ?
Merci encore
j'espère que le début est juste...
Voici la suite!
B-Fusion de l'hydrogène
On considère les 3 isotopes suivants de l'hydrogène: 1/1 H, 2/1 H, et 3/1 H.
1. Ecrire les différentes équations de réactions de fusion qui, à partir de deux noyaux d'hydrogène différents ou identiques conduisent à la formation d'un noyau d'hélium 4, seul ou accompagné d'une ou plusieurs particules.
2 2 4
H + H ----> He
1 1 2
1 3 4
H + H ----> He
1 1 2
2 3 4 1
H + H ----> He + n
1 1 2 0
3 3 4 1
H + H ----> He + 2 n
1 1 2 0
PS: désolé pour le double post... Je me suis tromper entre Aperçu et poster... je n'ai pas fini d'écrire... désolé!
2. Parmi les différentes équations de réaction obtenues, on considère celle qui produit un noyau d'hélium 4 et un neutron.
a) Calculer l'énergie de cette réaction de fusion. L'exprimer en Mev puis en joule.
2 3 4 1
H + H ----> He + n
1 1 2 0
On a E=
mc²
Or m=m(He)+m(n)-m(2H)-m(3H)=4,00151+1,0087-2,01355-3,01550=-0,01884u
Or 1u=931,494Mev/c²
D'ou m=-17,55Mev/c²
On remarquera que m<0. La masse du système diminue et le système fournit de l'énergie au milieu extérieur. Cette énergie s'écrit:
E = |m|.c2
E = 17,55Mev Or 1Mev=1,6.10^-13
E = 2,808.10^-12 J
b)Calculer le nombre de noyaux contenus dans 1,000 kg d'un mélange formé du même nombre d'atomes des deux isotopes d'hydrogène mis en jeu dans la réaction. On calculera dans un premier temps la masse molaire de ce mélange. La masse molaire de l'hydrogène 1 est de 1,00g/mol, celle de l'hydrogène 2 est de 2,00g/mol, et celle de l'hydrogène 3 est de 3,00g/mol.
On a M=2+3=5 g/mol
On a M=m/n et n=N/Na
Donc N=(m.Na)/M=(1000 x 6,2.10^23)/5=1,24.10^26 noyaux
c) En déduire l'énergie fournie par la fusion d'une masse de 1,000 kg de ce mélnge.
On a donc E2=N.E1= 1,24.10^26 x 2,808.10^-12 = 3,48.10^14 J
Je vous remercie pour votre aide éventuelle! Tous les commentaires sont la bien venues! Merci d'avance!
Bonjour! Merci beaucoup!
Donc c'est juste mais je dois prendre des valeurs absolues pour avoir des valeurs positives: est ce cela?
Vu qu'on a une énergie fournie la valeur doit être positive. C'est bon alors ?
Merci encore
B-Fusion de l'hydrogène
On considère les 3 isotopes suivants de l'hydrogène: 1/1 H, 2/1 H, et 3/1 H.
1. Ecrire les différentes équations de réactions de fusion qui, à partir de deux noyaux d'hydrogène différents ou identiques conduisent à la formation d'un noyau d'hélium 4, seul ou accompagné d'une ou plusieurs particules.
2 2 4
H + H ----> He
1 1 2
1 3 4
H + H ----> He
1 1 2
2 3 4 1
H + H ----> He + n
1 1 2 0
3 3 4 1
H + H ----> He + 2 n
1 1 2 0
Ca m'a l'air correct
2. Parmi les différentes équations de réaction obtenues, on considère celle qui produit un noyau d'hélium 4 et un neutron.
a) Calculer l'énergie de cette réaction de fusion. L'exprimer en Mev puis en joule.
2 3 4 1
H + H ----> He + n
1 1 2 0
On a E=mc²
Or m=m(He)+m(n)-m(2H)-m(3H)=4,00151+1,0087-2,01355-3,01550=-0,01884u
Or 1u=931,494Mev/c²
D'ou m=-17,55Mev/c²
On remarquera que m<0. La masse du système diminue et le système fournit de l'énergie au milieu extérieur. Cette énergie s'écrit:
E = |m|.c2
E = 17,55Mev Or 1Mev=1,6.10^-13
E = 2,808.10^-12 J
b)Calculer le nombre de noyaux contenus dans 1,000 kg d'un mélange formé du même nombre d'atomes des deux isotopes d'hydrogène mis en jeu dans la réaction. On calculera dans un premier temps la masse molaire de ce mélange. La masse molaire de l'hydrogène 1 est de 1,00g/mol, celle de l'hydrogène 2 est de 2,00g/mol, et celle de l'hydrogène 3 est de 3,00g/mol.
On a M=2+3=5 g/mol
On a M=m/n et n=N/Na
Donc N=(m.Na)/M=(1000 x 6,2.10^23)/5=1,24.10^26 noyaux
c) En déduire l'énergie fournie par la fusion d'une masse de 1,000 kg de ce mélnge.
On a donc E2=N.E1= 1,24.10^26 x 2,808.10^-12 = 3,48.10^14 J
Ouais ça a l'air correct aussi.
Bonjour!
Merci beaucoup!!!
Donc pour la dernière question de chaque parties quand il parle de l'énergie fournie par la fusion/fission j'utilise donc la valeur négative de l'énergie E1 dans les deux cas?
Sinon merci beaucoup cela m'a beaucoup aidé!
C. Étude comparative
Parmi les deux réactions étudiées dans les partie A et B,
a. quelle est celle qui fournit l'énergie la plus grande à partir d'une même masse de combustible?
---> la fusion
b. quelle est celle pour laquelle le combustible est le plus abondant sur Terre?
---> la fusion
c. quelle est celle qui produit le moins de déchets radioactifs?
---> la fusion
d. quelle est celle dont la technologie est actuellement la mieux maîtrisée?
---> la fusion
Merci encore !!!
Bonjour!
Merci beaucoup!!!
Donc pour la dernière question de chaque parties quand il parle de l'énergie fournie par la fusion/fission j'utilise donc la valeur négative de l'énergie E1 dans les deux cas?
Sinon merci beaucoup cela m'a beaucoup aidé!
a. quelle est celle qui fournit l'énergie la plus grande à partir d'une même masse de combustible?
---> la fusion
b. quelle est celle pour laquelle le combustible est le plus abondant sur Terre?
---> la fusion
c. quelle est celle qui produit le moins de déchets radioactifs?
---> la fusion
d. quelle est celle dont la technologie est actuellement la mieux maîtrisée?
---> la fusion
Il te faut des justifications. Je ne suis pas d'accord partout... Si tu justifies tu verras où tu t'es trompé
Bonjour!
Merci encore!
a. Fusion cf comparaison entre résultats obtenus au A.3)c. et B.2)c.
b. Là je n'ai pas de justification!
c. Selon moi la fission produit plus de déchets radioactif mais pas de justifications...
d. La Fission car les neutrons émis lors de la fission peuvent à leur tour provoquer la fission d'autres noyaux. Si le nombre de neutrons émis lors de chaque fission est supérieur à 1, il peut se produire une réaction en chaîne qui devient rapidement incontrôlable (principe de la bombe à fission). Dans les centrales nucléaires, la réaction en chaîne est contrôlée par des barres qui absorbent une partie du flux de neutrons. Alors que l'énergie libérée au cours d'une fusion est considérable. Ce sont des réactions de fusion qui produisent l'énergie des étoiles. Dans la bombe thermonucléaire (appelée bombe H), la fusion nucléaire est incontrôlée et explosive
a) ok
c) ok dc tu vois qu'en réfléchissant un peu.
d) je dis ok
b) tu l'as cité le combustible dans la b)... Où trouves-tu les éléments radioactifs (géologiquement parlant)? Et le combustible pour la fusion?
Ah mais oui... avec les étoiles...
D'ou
a) fusion
b) fission
c) fusion
d) fission
Merci beaucoup shadowmiko !!!
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