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Principe de fonctionnement d'un surgénérateur

Posté par
Mariechou
10-01-14 à 22:19

1) Les surgénérateurs nucléaires, comme Superphénix, fonctionnent par fission de l'Uranium 233. Cet isotope de l'Uranium ne se trouve pas à l'état naturel sur Terre. Expliquez pourquoi

2) On peux produire de l'Uranium 233 à partir de Thorium 232 relativement abondant à l'était naturel sur Terre. Pour cela on bombarde avec des neutrons "rapides" des noyaux de Thorium 233. Par capture d'un neutron les noyaux de Thorium 232 deviennent des noyaux de THorium 233.Les noyaux de Thorium 233 obtenus se désintègrent en Protactinium 233. Puis les noyau de Protactinium 233 se désintègrent en Uranium 233.
Ecrire les 2 équations de désintégrations. De quelle type de radioactivité s'agit-il?

3) Sous l'effet d'un neutron rapide, l'Uranium 233 subit une fission dont les produits possibles sont le Gallium 77 et un noyau X de nombre de masse 155. Un ou plusieurs neutrons "rapides" dont également libérés. L'énergie dégagée par cette fission sera uttilisée pour produire de l'électricité.
Ecrire l'équation de cette réaction de fission et identifier le noyau X, ainqi que le nombre de neutron "libres "produits.

4) Calculer l'énergie E libérée par cette fission nucléaire. Exprimer cette énergie en joules puis en MeV.


Voilà j'ai cet exercice a faire pour "débuter" le chapitre mais je n'y arrive vraiment pas, pouvez vous m'aider? Merci

Posté par
J-P
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 10:52

2) Il suffit de lire ce qui est écrit dans l'énoncé ... et aussi consulter le tableau périodique des élements ... et connaître les différents types de désintégrations nucléaires.
C'est alors immédiat :


Th(90,232) + 1n ---> Th(90,233) --> Pa(91,233) + e(-1,0) + antineutrino (cette réaction est une désintégration Beta-)

Pa(91,233) ---> U(92,233) + e(-1,0) + antineutrino  (cette réaction est aussi une désintégration Beta-)

(Remarque, si on te t'a pas enseigné la notion de neutrino et d'antineutrino, tu les supprimes tout simplement de ce qui précéède).
-----
3)

U(92,233) + 1 n ---> Ga(31,77) + X((92-31),155) + (233 + 1 - 77 - 155) n

U(92,233) + 1 n ---> Ga(31,77) + Pm(61,155) + 2 n

Le noyau X est du Prométhium 155, le nombre de neutrons libres produit est 2.
-----

Avant de continuer, il reste le plus important, soit comprendre comment j'ai trouvé ce qui précède... à partir de ce que j'ai éctit dans la première ligne de ce message.

Pour répondre à la question 4, il faut connaître (ou chercher) les masses des différents "intervenants" dans l'équation : U(92,233) + 1 n ---> Ga(31,77) + Pm(61,155) + 2 n

Sauf distraction.  

Posté par
Mariechou
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 11:30

Merci beaucoup , j'ai tout compris sauf a la question 3 que veut -on dire par "neutrons rapides "?

Pour la question 4 et 5 il y a des données dans l'énoncé :
Noyau : Uranium 233, demi vie en années 159 000 ;
Noyau : Thorium 232, demie vie en années 14 X 10 a la puissance de 9


Noyau : Uranium 233, masse en 10^-27 kg = 386.971
Noyau : Gallium 77,                     = 127.744
Noyau : Noyau X 155 (qui est le Prométhium), masse en 10¨-27kg = 257.272

Masse du neutron = 1.67493.10^-27 kg
Célérité de la lumière dans le vide = 3.00 . 10^8 m par s


Pour la question 4 j'utiliserai l'équation E = m . c²
Je calcul d'abord la différence entre la masse finale et la masse initiale

La masse de initiale = 388.64593
la masse finale = 388.36586

donc delta M = 388.36586 - 388.64593
= -28.007 X 10^-29

E = Delta M c²
= 2.52063 X 10^-11 Joules
= 15.7 X 10^6 eV
= 15.7 MeV

C'est juste ?

Posté par
J-P
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 13:52

Attention, une valeur numérique d'une grandeur physique sans unité ne veut rien dire.

La masse de initiale = 388,64593.10^-27 kg
la masse finale = 388.36586.10^-27 kg
-----

OK pour la valeur de E trouvée en J
Erreur d'un facteur 10 sur la valeur trouvée en MeV
---------

Citation :
que veut -on dire par "neutrons rapides "?


Si tu jettes un caillou à faible vitesse dans un carreau, le carreau ne casse pas.
Si tu jettes un caillou à forte vitesse dans un carreau, le carreau peut casser.

Pareil ici , le but est de "briser" des noyaux d'atomes (U233), pour y arriver on les bombarde avec des neutrons.
Pour que ces neutrons soient susceptibles de pouvoir "briser" les  noyaux d'atomes (U233), il faut que ces neutrons aient une grande vitesse... Ce doit donc être des "neutrons rapides"

OK ?



  

Posté par
Mariechou
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 14:04

Merci,


Par contre je ne vois pas l'erreur dans la valeur de E puisque M méga = 10^6

Pour ce qui est des neutrons libres j'ai vraiment compris merci beaucoup

Juste la question 5

Je pense qu'il faudrait dire que la centrale produit de l'Uranium en continu et donc de l'éctricité mais ce n'est pas suffit sans je pense ?

Posté par
J-P
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 14:19

E = Delta M c²
= 2,52063 X 10^-11 Joules

Et 1 eV = 1,602.10^-19 J

---> E = 2,52063 X 10^-11/(1,602.10^-19) = 1,573.10^8 eV = 157,3 MeV
-----
Quant à la question 5 ... elle brille par son absence dans l'énoncé de ce topic.

Posté par
Mariechou
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 14:58

Je suis d'accord pour 157.3 MeV

Je suis désolé, la voici :

5) En moyenne, la fission de cent noyaux d'Uranium 233 produit près de trois cents neutrons. Parmi eux, cent font fissionner un autre noyau d'Uranium 233, cent cinquante sont capturés par du Thorium 232 pour produire à nouveau de l'Uranium 233, le reste est perdu.
Expliquer pourquoi une telle centrale est appelée "surgénérateur" et son intérêt par rapport à un réacteur "classique"

Posté par
J-P
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 17:49

5)

On remarque que 100 noyaux d'Uranium 233 après les réactions produisent en moyenne 150 noyaux d'uramium 233.

Donc ce type de réactions produit plus de matière fissile qu'elle n'en consomme.

Et on appelle surgénérateur un réacteur nucléaire qui produit plus de matière fissile qu'il n'en consomme.

Posté par
Mariechou
re : Principe de fonctionnement d'un surgénérateur 11-01-14 à 18:16

Je te remercie beaucoup j'ai juste une dernière question

Pour la question 1 de l'exercice je justifirai en dissant :que l'Uranium 233 est formée par une fission qui est une réaction nucléaire provoquée, l'Uranium 233 est non stable et va donc chercher a acquérir grâce à plusieurs éradications une structure stable c'est bon?


Merci



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