CHAPITRE 14 : Radioactivité et énergie nucléaire

Objectifs :


- Recueillir et exploiter des informations sur la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle.
- Connaître la définition et des ordres de grandeur de l’activité exprimée en becquerel.
- Utiliser les lois de conservation pour écrire l’équation d’une réaction nucléaire.
- Utiliser la relation Elibérée = |Δm|.c2.
- Recueillir et exploiter des informations sur les réactions nucléaires (domaine médical, domaine énergétique, domaine astronomique, …).

I. Réactions nucléaires spontanées

1. La radioactivité

Les désintégrations radioactives sont des transformations nucléaires subies par certains noyaux appelés noyaux radioactifs. Elles sont spontanées, aléatoires et inéluctables.
Au cours d’une désintégration radioactive, le noyau radioactif se transforme en un autre noyau (appelé noyau fils) en émettant une particule. Les trois principales particules émises sont les particules α, β-, β+.
La radioactivité est dite naturelle lorsque les noyaux instables existent dans la nature ; elle est dite artificielle lorsqu’ils sont créés en laboratoire.

2. Les lois de conservation

Contrairement à une transformation chimique, une transformation nucléaire ne conserve pas l’élément chimique. En revanche, ces transformations vérifient deux lois de conservation :
- la conservation du nombre de charge,
- la conservation du nombre de masse.

3. Les différents types de désintégration

- Radioactivité α : émission d’un noyau d’hélium , appelé particule 42He.
- Radioactivité β- : émission d’un électron , appelé particule 0-1e-, accompagné d’un antineutrino.
- Radioactivité β+ : émission d’un positon , appelé particule 01e+, accompagné d’un neutrino.

4. Activité et décroissance radioactive

L’Activité A d’un échantillon radioactif est le nombre de désintégration qu’il produit par seconde.
Son unité est le becquerel, de symbole Bq.

II. Réaction nucléaires provoquées

1. La fission nucléaire

Lors d’une réaction de fission, un noyau lourd éclate sous l’impact d’un neutron.

2. La fusion nucléaire

Lors d’une réaction de fusion, deux noyaux légers s’associent pour former un noyau plus lourd.

III. Bilan d'énergie

1. Perte de masse et énergie libérée

D’après la relation d’équivalence entre la masse et l’énergie postulée par Einstein, à une libération d’énergie correspond une perte de masse.
Lorsque la masse d’un système diminue, l’énergie qu’il libère est donnée par la relation :
Elibérée = |Δm|.c2

2. Réaction nucléaires et énergie libérée

Les réactions nucléaires spontanées, les réactions de fission et de fusion nucléaires s’accompagnent d’une libération d’énergie sous forme :
- d’énergie cinétique des noyaux et des particules créés ;
- d’énergie du rayonnement γ.