QCM N° 04 Transformation nucléaire

QCM N° 04 Transformation nucléaire

QCM. N° 04

Transformation nucléaire.

QCM N° 04 Transformation nucléaire AIDE Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).
	Énoncé	A	B	C	R
1	Deux noyaux isotopes possèdent le même nombre :	De neutrons	D’électrons	De protons	C
2	Un isotope du noyau d’hélium est :				B
3	Dans une équation de réaction nucléaire, il y a :	Conservation des éléments chimiques	Conservation du nombre de masse	Conservation du nombre de neutrons	B
4	L’équation de réaction : est associée à une réaction de désintégration de type :	α	β⁺	β^–	C
5	La désintégration individuelle d’un noyau radioactif est :	Toujours prévisible	aléatoire	impossible	B
6	La loi de désintégration radioactive s’écrie :	N (t) = N₀ e ^{λ . t}	N (t) = N₀ e ^{– λ . t}	N (t) = - N₀ e ^{λ . t}	B
7	Le temps de demi-vie est :	Le même pour tous les noyaux radioactif	Nul pour les noyaux radioactifs	Caractéristique d’un noyau radioactif	C
8	La courbe de décroissance radioactive de N₀ noyaux dont la demi-vie est égale à 50 ans est :				B
9	Un échantillon dans lequel s’effectuent 600 désintégrations radioactives par minute a une activité égale à :	600 Bq	10 Bq	3,60 × 10⁴ Bq	B
10	Des écrans permettent de se protéger des rayonnements ionisants. L’efficacité de cette protection :	Ne dépend pas du matériau constituant l’écran	Ne dépend pas de de l’écran.	Dépend de l’épaisseur de l’écran et de la nature du matériau utilisé	C

QCM réalisé avec le logiciel Questy

Pour s’auto-évaluer

Élément chimique :

- Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z.

- Tous les représentants, atomes ou ions, d’un élément chimique donné ont :

- Des noyaux contenant le même nombre de protons ;

- Le même symbole chimique X.

Isotopes :

- Des atomes ou des ions isotopes possèdent le même nombre de protons Z et un nombre de neutrons N différent.

- Ils ont le même numéro atomique Z, mais un nombre de nucléons A différent (A = Z + N)

- Les atomes isotopes portent le même nom que l’élément chimique auquel ils appartiennent, suivi de leur nombre de nucléons A.

- Exemple :

- On considère les nucléides (Z, A) suivants : (6,12), (6,13), (6,14).

- On remarque que Z = 6.

- Cette valeur de Z caractérise l’élément carbone de symbole C.

- pour les nommer, on ajoute à leur nom le nombre de nucléons de leur noyau :

- On parle de carbone 12, de carbone 13 et de carbone 14.

- Cours de seconde : Chap. N° 08 Transformations nucléaires.

Désintégration radioactive :

- Au cours d’une désintégration radioactive, un noyau instable se transforme spontanément en un noyau d’un autre élément chimique.

- Cette désintégration s’accompagne de l’émission d’une particule et d’un rayonnement gamma.

- Le noyau qui se désintègre est appelé :

- le noyau-père:

- et le noyau formé est appelé :

- Le noyau-fils,

- Il existe trois types de radioactivité, caractérisés par la particule émise lors de la désintégration du noyau radioactif :

- Tableau :

Particule émise	Symbole	Type de radioactivité
Électron		β^– (bêta moins)
Positon		β⁺ (bêta plus)
Noyau d’hélium 4		α (alpha)

Équation de réaction de désintégration nucléaire.

- Une réaction de désintégration radioactive est modélisée par une équation.

- Cette équation vérifie les lois de conservation suivantes :

- Conservation du nombre de charge Z.

- Conservation du nombre de masse A.

- Équation de réaction de désintégration nucléaire

- Lois de Soddy :

- Conservation du nombre de masse A : A = A’ + a

- Conservation du nombre de charge Z : Z = Z’ + z

- Lors d’une réaction nucléaire, il n’y a pas conservation des éléments chimiques.

- Dans les équations de réactions nucléaires, on écrit uniquement les particules possédant une charge ou une masse.

- Les rayonnements gamma n’apparaissent pas.

Caractère aléatoire d’une désintégration radioactive :

- Un noyau instable est susceptible de revenir à l’état stable à tout moment.

- Le phénomène de désintégration est imprévisible.

- Pour un noyau instable donné, on ne peut prévoir la date de sa désintégration.

- En revanche, on connaît la probabilité de désintégration de ce noyau par unité de temps.

- Le phénomène de désintégration est aléatoire.

- Un noyau ne vieillit pas.

- Ce caractère aléatoire fait que pour un ensemble de noyaux instables identiques, on ne peut prévoir lesquels seront désintégrés à une date donnée, mais on peut prévoir combien de noyaux seront désintégrés.

- On peut prévoir avec précision l’évolution statistique d’un grand nombre de noyaux radioactifs.

- C’est un phénomène sur lequel il est impossible d’agir.

Loi de désintégration radioactive :

- L’évolution, au cours du temps, du nombre N (t) de noyaux radioactifs d’un échantillon peut être modélisée par la loi de décroissance radioactive :

loi de désintégration

N (t) = N₀ . exp ( – λ . t) ou N (t) = N₀ e ^{– λ . t}
N (t)	Nombre de noyaux radioactifs présents à la date t
N₀	nombre de noyaux présents à la date t₀ = 0 s
λ	Constante radioactive (s^–1)
t	Temps (s)

- λ est la constante de désintégration (ou de décroissance) radioactive s ^–1.

Demi-vie t_1/2.

- Définition :

- Pour un type de noyaux radioactifs, la demi-vie t_1/2 est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initialement présent dans l’échantillon se sont désintégrés.

- La demi-vie n’a qu’une valeur statistique.

- Elle indique qu’un noyau radioactif a une chance sur deux de disparaître au bout d’une demi-vie.

-

Courbe de décroissance : N = f (t).

- On peut déterminer la demi-vie d’un noyau radioactif à partir de la courbe de décroissance radioactive.

- Évolution en fonction de la demi-vie :

N = f (t)

- On considère que 99 % d’une population de noyaux radioactifs est désintégrée après une durée de sept demi-vies environ.

Activité d’un échantillon.

- L’activité A (t) d’un échantillon radioactif à la date t est le nombre de désintégrations par seconde de cet échantillon.

- L’unité d’activité est le Becquerel Bq en hommage à Henri Becquerel.

- 1 Bq = 1 désintégration par seconde.

- Ordre de grandeur des activités : l’eau de mer a une activité de l’ordre de 10 Bq par litre.

- Le Radon, présent dans l’air, à l’état de trace, a une activité de quelques centaines de Bq.

- Le corps humain A ≈ 10 ⁴ Bq,

- Les sources radioactives, utilisées au laboratoire, ont une activité comprise entre 4 × 10⁴ Bq et 4 × 10⁷ Bq.

- L’activité d’un gramme de radium est supérieure à 10¹⁰ Bq.

- On utilise aussi le curie comme unité de radioactivité :

- 1 Ci = 3,7 × 10¹⁰Bq.

- L’activité du Césium 137 est de l’ordre de 3 × 10⁵ Bq.

- Sources : CEA

- Les particules α (alpha) sont directement ionisantes mais peu pénétrantes.

- Elles sont arrêtées par une feuille de papier et par une épaisseur de quelques centimètres d’air.

- Les particules β (bêta) sont plus pénétrantes mais moins ionisantes que les particules α.

- Elles sont arrêtées par un écran de Plexiglas ou par une plaque d’aluminium de quelques centimètres.

- Les rayonnements X et γ ne sont pas directement ionisants, mais ils sont très pénétrants.

- Ils peuvent traverser jusqu’à 20 cm de plomb.