Radioactivité 3 - Page d`accueil

#0708
Radioactivité 3
Karel Lemr
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Relation d'Einstein

La masse est une forme d'énergie

Relation d'Einstein donne une équivalence entre la masse et
l'énergie
E =mc
2
E … énergie [J]
m … masse [kg]
c … vitesse de la lumière c=3.108 m/s


On utilise très souvent l'échelle plus agréable pour des calcules
nucléaires électronvolt
1eV = 1,6.10-19 J
Défaut de masse d'un noyau

La loi de conservation de masse est violée!
n noyauZ m p  A−Z m n

La masse du noyau est toujours plus petite que la masse de ses
nucléons si il soient libres.

Une partie de la masse est utilisée comme l'énergie de liaison qui
assure cohérence du noyau.
2
E liaison=[Z m p  A−Z m n−mnoyau ]c = mc
Défaut de masse
2
Énergie de liaison et stabilité

On utilise la grandeur énergie de liaison par nucléon pour
déterminer la stabilité d'un noyau.

On peut classer des des noyaux dans la courbe d'Aston:
- Énergie de liaison par nucléon (prise négativement)
Énergie nécessaire
pour décomposer le
noyau
Tendance
à fusion
Tendance à fission
-8eV
-8,7eV
56
26
Fe
A
Réaction provoquée

On peut provoquer une réaction nucléaire par une particule qui sert
comme un projectile et frappe le noyau.
Projectile + Noyau père

noyau fils + particules (rayonnement)
Au cours d'une réaction nucléaire, la loi de conservation du nombre
de charge et du nombre de masse est valable.

On peut distinguer généralement 2 types de réactions nucléaires:
fission et fusion nucléaires
Fission nucléaire

Un noyau lourd est ciblé par un projectile et il se scind en deux
noyaux plus légers et quelques particules, qui peuvent servir comme
projectiles.
1
0

n
235
92
94
38
U  Sr 
140
54
1
0
Xe 2 n
Réaction en chaîne – les particules émises peuvent entretenir
d'autres fissions. La réaction est contrôlée si le nombre de projectils
reste constant (usine électrique).

Si la réaction devient incontrôlée -> l'explosion nucléaire :(
Fusion nucléaire

Deux noyaux légers forment un noyau plus lourd, peut être
accompagné par émission d'une particule.
2
1

H  31 H  24 He  01n
Réalisé par les étoiles, contidion sont extrêmes – température
1000000K, on appelle cette réaction aussi réaction thermonucléaire

On sait faire cette réaction artificiellement, mais seulement
incontrôlée (bombe à hygrogène).

La recherche est realisée pour savoir faire cette réaction de la
manière contrôlée.
Bilan énergétique

Au cours des réactions nucléaires la masse diminue (perte de masse)
mavant maprès

Défaut de masse:
 m=m avant −maprès

L'énergie libérée:
E= mc
2
Dans la domaine des réactions nucléaires les lois de conservation de la
masse et de l'énergie ne sont pas valables séparement, mais la
somme de la masse (*c2) et de l'énergie se conserve.
Annihilation

Réaction entre la matière et antimatière, toute la masse est
transformée en énergie du rayonnement électromagnétique
(photons).
0
−1
0
1
e 
e2