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Sciences de la Terre et Géographiques

Systèmes d'Énergie Nucléaire

fission nucléaire

Ens. Scient.759Mis à jour 1 oct. 20262 pages

Comprendre les Transformations Nucléaires: Fiche 2nde (Exemples et Exercices)

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La transformation nucléaire est un phénomène fascinant qui se produit au cœur même des atomes. À la différence des transformations chimiques, elle modifie la composition des noyaux atomiques, créant ainsi de nouveaux éléments. Ce cours vous explique les principes fondamentaux des réactions nucléaires, essentiels pour comprendre l'énergie nucléaire.
Transformations nucléaires – page 1

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Principes de la transformation nucléaire

Une transformation nucléaire modifie la composition des noyaux atomiques, contrairement aux réactions chimiques qui concernent uniquement les électrons. Dans ce processus, les éléments chimiques ne sont pas conservés puisque le nombre de protons change.

Pour représenter un atome, on utilise la notation ZAX^A_Z X où Z est le numéro atomique (nombre de protons), A le nombre de nucléons (protons + neutrons). Des noyaux isotopes comme 14C^{14}C et 12C^{12}C ont le même nombre de protons mais diffèrent par leur nombre de neutrons.

Les principales particules intervenant dans ces réactions sont le proton 11p^1_1p (charge positive), l'électron −10e^0_{-1}e (charge négative), le neutron 01n^1_0n (neutre) et le positron 10e^0_1e. Toute équation de réaction nucléaire doit respecter la conservation du nombre de nucléons et des charges électriques.

💡 Astuce pratique: Pour vérifier rapidement si une équation nucléaire est correcte, assurez-vous que la somme des indices supérieurs (A) et inférieurs (Z) est identique des deux côtés de l'équation!

Transformations nucléaires – page 2

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Types de transformations nucléaires et applications

Les transformations nucléaires peuvent être spontanées ou provoquées. Dans les réactions spontanées, un noyau instable se transforme naturellement (comme dans 614C→714N+−10e^{14}_6C \rightarrow ^{14}_7N + ^0_{-1}e). Les réactions provoquées nécessitent une collision avec un autre noyau ou une particule.

La fission nucléaire se produit quand un noyau lourd comme l'uranium se divise en deux noyaux plus légers après capture d'un neutron. Par exemple: 92235U+01n→55140Cs+3793Rb+301n^{235}_{92}U + ^1_0n \rightarrow ^{140}_{55}Cs + ^{93}_{37}Rb + 3^1_0n. Ce principe alimente nos centrales nucléaires où l'énergie libérée est convertie successivement en énergie thermique, mécanique puis électrique.

La fusion nucléaire représente le phénomène inverse: deux noyaux légers s'assemblent pour former un noyau plus lourd, comme dans la réaction 12H+11H→23He^2_1H + ^1_1H \rightarrow ^3_2He. C'est ce processus qui fait briller les étoiles en libérant d'énormes quantités d'énergie.

⚠️ Important: Les transformations nucléaires libèrent beaucoup plus d'énergie que les transformations physiques ou chimiques, ce qui explique leur intérêt pour la production d'énergie mais aussi les précautions nécessaires à leur utilisation!

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