.:Explication de la radioactivité:.

La radioactivité a été découverte à la fin du 19e siècle par Becquerel. Elle est au départ un phénomène naturel qui provient de la désintégration d'éléments dits lourds en éléments plus petits et dits légers.
Les centrales qu’elles soient thermiques, hydrauliques ou nucléaires sont basées sur le même principe : faire tourner une turbine couplée à un alternateur qui fabrique de l’électricité.Dans les centrales nucléaires, les noyaux d’uranium remplacent le combustible fossile. En se cassant, ces gros noyaux libèrent de l’énergie nucléaire, qui sera utilisée pour produire de la vapeur d’eau .
Nous nous intéresserons tout d'abord à la radioactivité puis à la différence fusion/fission.

Henri Becquerel (1852/1908)

A/La radioactivité

Propriété qu'ont certains noyaux d'atomes de se désintégrer de manière naturelle et spontanée, pour donner un autre élément, en émettant des particules(alpha ou bêta) ou des rayonnements électromagnétiques(gamma ou X). Dans ce cas la radioactivité est naturelle. Elle peut être artificielle lorsque l'on bombarde les noyaux des atomes. Il se peut qu'il faille plusieurs transformations avant d'arriver à un noyau stable, on parle alors de chaîne de désintégration. Les éléments radioactifs présents dans notre environnement émettent des rayonnements alpha, bêta et gamma.

1.Le rayonnement de type alpha

Le rayonnement alpha concerne les noyaux lourds, instables du fait d'un excès de nucléons, se traduisant par une émission de particules alpha. Une particule alpha est un noyau d'hélium ⁴₂He.

bvghfg2. le rayonnement de type bêta

Le rayonnement de type bêta concerne les noyaux instables, qui présentent un excès de neutrons ou de protons, et se traduit par l'émission d'électrons ou de positons.

Il existe 2 types de rayonnement bêta : le rayonnement bêta + qui concerne les noyaux contenant trop de protons et qui se caractérise par l'émission de positon (électron avec une charge positive), et le rayonnement bêta – qui concerne les noyaux contenant trop de neutrons et qui se caractérise par l'émission d'électrons.

Le rayonnement bêta +

Le rayonnement bêta –

3. le rayonnement de type gamma

Lors d'une désintégration alpha ou bêta, le noyau père expulse une particule alpha ou bêta. Cependant il se peut que l'élément fils soit dans un état excité : il devient stable en émettant le trop plein d'énergie sous la forme d'un rayonnement de très petite longueur d'onde(inférieure à 10 ^-12 m).

Pouvoir de pénétration de rayonnements.

ffffffff4. les unités de rayonnement

Les rayonnements sont caractérisés par des unités :

- le Becquerel (Bq) : un becquerel correspond à une désintégration par seconde. Cette unité est employée pour les trois types de radioactivité.

- le Gray (Gay) : le gray correspond à une dose d'irradiation absorbée par le corps. Cette unité correspond à l'énergie absorbée par unité de masse. Cette mesure de radioactivité ne dépend pas du lieu d’exposition.

- le Sievert (Sv) : le sievert correspond au danger des doses reçues par les êtres vivants. Cette unité étant très grande, on l’utilise souvent en milicienne (mSv). La dose moyenne d’exposition en Europe est de 4 mSv par personne et par ans.

Si on compare ces 3 unités à un homme tenant des braises en feu dans ces mains, le becquerel correspondrait à la quantité de rayonnement émise par le feu, le Gray à la chaleur produite par kg de braise et le sievert aux blessures sur les mains de l’homme.

B/Constituants de la matière.

Dans la nature, la plupart des noyaux d’atomes sont stables.

Cependant, certains atomes ont des noyaux instables, ce qui est dû à un excès soit de protons, soit de neutrons, ou encore à un excès des deux. Ils sont dits radioactifs et sont appelés radio-isotopes ou radionucléides.

Les noyaux d’atomes radioactifs se transforment spontanément en d’autres noyaux d’atomes, radioactifs ou non. Ainsi, de noyau radioactif en noyau radioactif, l’uranium 238 tend à se transformer en une forme stable, le plomb 206. Cette transformation irréversible d’un atome radioactif en un autre atome est appelée désintégration. Elle s’accompagne d’une émission de différents types de rayonnements.

Un élément chimique peut donc avoir à la fois des isotopes radioactifs et des isotopes non radioactifs. Par exemple, le carbone 12 n’est pas radioactif, alors que le carbone 14 l’est.

Il existe 3 types de force dans le noyau :

*L’INTERACTION FORTE

Elle assure la cohésion du noyau en faisant fortement s’attirer les nucléons. Elle ne s’exerce qu’à des distances très courtes, quelques diamètres de noyaux.

*L'INTERACTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE

L’interaction électromagnétique se manifeste sous deux formes, la force électrique et la force magnétique. La première régit les phénomènes électriques comme la foudre. L’interaction fait se repousser deux charges électriques de même signe (deux protons, par exemple), et s’attirer deux charges de signes opposés (un électron et un noyau).

*L'INTERACTION FAIBLE

L’interaction faible, est responsable de certains phénomènes de la radioactivité (par exemple, la radioactivité bêta). Elle est environ 100 000 fois plus faible que l’interaction forte. Elle permet l'ajustement des proportions des nucléons dans le noyau pour en assurer son équilibre.

Le noyau de certains gros atomes a la propriété de se casser en deux sous l’effet d’une collision avec un neutron.
En effet, sans charge électrique, cette particule a la faculté d’approcher suffisamment près le noyau, chargé positivement, sans être repoussée par des forces électriques. Le neutron peut alors pénétrer à l’intérieur de ce noyau et le briser en deux morceaux. Il ne s’agit pas d’une explosion du noyau sous l’effet du choc mécanique avec le neutron, mais d’une cassure . La fragmentation du noyau est appelée réaction de fission.

C/ La différence fission/fusion.

1.La fission

La fission ou cassure d'un noyau très lourd en deux noyaux de taille moyenne. Elle consiste à casser des noyaux lourds sous l'impact d'un neutron. C'est l'énergie libérée lors de cette fission qui est utilisée dans les centrales nucléaires. En se cassant le noyau libère 2 ou 3 neutrons qui peuvent à leur tour se casser en d'autres noyaux c'est ce qu'on appelle, la réaction en chaîne. Les « morceaux » du noyau sont appelés produits de fission et ceux-ci sont généralement dans un état instable et radioactif. Dans les réacteurs, la réaction en chaîne est stabilisée à un niveau donné, une grande partie des neutrons est capturée afin qu'ils ne provoquent pas d'autres fissions. Il suffit seulement qu'un neutron, à chaque fission pour libérer régulièrement de l'énergie. Il faut savoir que dans un réacteur, le contrôle permanant de la réaction en chaîne est assuré grâce à des "barres de commandes" absorbantes de neutrons. Elles peuvent être remontées ou extraites en fonction du nombre de neutrons à absorber. Elles pilotent le réacteur.

"Chaque fission libère 2 à 3 neutrons d'énergie élevée se déplaçant à 20 000 Km/s"

Réaction de fission

*L'équation de réaction est :

2.La fusion

La fusion quant à elle est l'inverse de ce phénomène, c'est à dire que dans des conditions particulières (très haute température de l'ordre de la centaine de millions de degrés) 2 noyaux plus petits fusionnent pour en donner un gros. C'est le phénomène qui se passe dans le Soleil : tout d'abord 2 noyaux d'hydrogène fusionnent pour donner un noyau de deutérium(1*); puis ce noyau fusionne avec un noyau d'hydrogène pour former un noyau d'hélium 3 ; enfin 2 noyaux d'Hélium 3 fusionnent pour donner un noyau d'hélium 4 et 2 noyaux d'hydrogène. Pendant ces réactions, de l'énergie est éjectée sous forme de rayonnement : la lumière

Réaction de fusion

*Equation de la réaction :

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