Désintégration de l'uranium 238

Département de Physique License Physique Mai 2012

Université A Mira – Bejaia Examen de Physique Nucléaire

Exercice 1 : (5 pts) Désintégration de l’Uranium 238

Un noyau radioactif se désintègre selon un processus aléatoire dont l’équation peut être écrite sous la forme :

N étant le nombre de noyaux présents, dN le nombre de noyaux qui se désintègrent et λ la probabilité de désintégration par unité de temps.

1- Résolvez cette équation, et donner l’évolution du nombre de noyaux de 238U en fonction du temps. (1 pt)

2- La demi-vie de 238U est de t1/2 = 5,9 1015 ans, calculez alors λ. (1 pt)

3- Supposons que λ = 0,693 / t1/2, calculez λ. (0,5 pt)

4- Quel est alors le nombre de désintégration de noyaux de 238U par seconde. (1 pt)

5- Y a-t-il des paramètres qui peuvent influencer la durée de vie radioactive dans la liste suivante : Pression, Température, liaisons chimiques, vitesse, hauteur par rapport au niveau de la mer (1 pt)

6- Qu’est ce qui rend(ou donne le caractère aléatoire à la demi-vie d’un noyau? (0,5 pt)

Exercice 2 : (5 Pts) Valée de stabilité et les désintégrations radioactives

1- Soient des noyaux situés dans les zones A, B et C. Dites quels types de décroissances radioactives ils peuvent avoir. Justifiez vos réponses. (3 Pts)

2- Pourquoi la vallée de stabilité s’éloigne de la médiane (Z = N) pour les grandes valeurs ? (1 pt)

3- Pourquoi ne trouve t on pas des noyaux de très grande masse (par exemple de numéro atomique 1000) (1pt)

Exercice 3 : (6 Pts) Questions diverses

1- Quel est le processus responsable de l’apparition des différents éléments chimiques, sachant que la nucléosynthèse primordiale n’est responsable que de l’apparition de H, He, Li, Be et B ? (0,5 pt)

2- Où sont formés donc ces éléments ? (0,5 pt)

3- Quelles sont les conditions nécessaires pour que ces réactions aient lieu ? (1 pt)

4- Y a-t-il une barrière ou un obstacle qui empêchent ce processus d’avoir lieu dans notre atmosphère terrestre par exemple ? (1 pt)

5- Le potentiel d’interaction proton-proton est donné par la figure 1. D’où vient la partie décroissante en fonction de r ? qu’elle est la force qui est responsable du puits de potentiel ? (2 pt)

6- La barrière de potentiel empêche les deux protons d’interagir « nucléairement », comment pouvons-nous procéder expérimentalement pour que les deux protons fusionnent ? (1 pt)

Figure 1 Figure 2

Exercice 4 : (5 pts) Mécanisme de fission nucléaire

La figure 2 montre l’énergie potentielle d’interaction

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