Minerais d'uranium

s minerais d'uranium (U) contiennent essentiellement 2 isotopes dans les proportions : 99,3% d'uranium 238 et 0,7% d'uranium 235.

Le combustible des centrales nucléaires est un mélange enrichi en uranium 235, c'est-à-dire que la proportion de l'isotope 235 est supérieure à 0,7% (et celle du 238 inférieure à 99,3%). En effet, seuls les noyaux d'uranium 235 sont fissiles, c'est-à-dire susceptibles de subir une fission nucléaire sous l'action d'un neutron.

Le plutonium (Pu) n'existe pas dans la nature. Le plutonium 241 est un sous-produit obtenu, dans les réacteurs des centrales nucléaires, à partir de l'uranium 238. On peut en effet schématiser la formation d'un noyau de plutonium 241 par l'équation de réaction nucléaire suivante :

23892U + x n --> 24194Pu + y b- (1)

n est le symbole d'un neutron et b- celui d'une particule émise et x et y sont des coefficients entiers à déterminer.

Une fois formé, le plutonium 241 est lui-même fissile sous l'action d'un bombardement neutronique. De plus, il est émetteur b- avec une demi-vie de l'ordre d'une dizaine d'années.

Définir les termes suivants :

noyaux isotopes : deux isotopes ne se différencient que par leur nombres de neutrons ; ils ont le même numéro atomique.

fission nucléaire : un noyau "lourd" instable se cassent en deux noyaux plus petits lors du choc avec un neutron ; cette réaction libère beaucoup d'énergie.

demi-vie : durée au bout de laquelle l'activité initiale est divisée par 2 ; durée au bout de laquelle le nombres de noyaux radioactifs initiaux et divisé par 2.

Préciser le nombre de masse et le numéro atomique de chacune des deux particules, neutron et b-.

10n : un neutron n'a pas de charge, il est constitué d'un nucléon.

b- : 0-1e électron négatif, pas de nucléon.

Déterminer les valeurs de x et de y dans l'équation (1).

23892U + x10n --> 24194Pu + y 0-1e

Conservation du nombre de la charge : 92+0 = 94-y d'où y=2.

Conservation du nombre de nucléons : 238+x=241 d'où x = 3.

23892U + 310n --> 24194Pu + 2 0-1e

Détermination des énergies libérées lors de transformations du plutonium 241 :

On donne les valeurs numériques qui suivent (u est le symbole de l'unité de masse atomique) :

célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00.108 m.s-1

charge élémentaire : e = 1,602177.10-19 C

unité

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