5. Activité décroissance radioactive

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1ère S
Thème : Lois et modèles
Résumé
Physique
Radioactivité et réactions nucléaires
Chap.11
Rappels
 Le noyau de l’atome est fait de protons chargés positivement et de neutrons de charges nulles.
 Le noyau de l’atome est noté A;ZX avec :
 A le nombre de nucléons (nombre de protons plus nombre de neutrons) ou nombre de masses.
 Z numéro atomique ou nombre de protons ou nombre de charges.
 De deux noyaux sont isotopes s’ils ont même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents.
I. La radioactivité
 La radioactivité est due à l’instabilité des noyaux de l’atome. Le noyau de l’atome se désintègre pour former un autre noyau,
émettre une particule et un rayonnement gamma .
1. Les 3 types de désintégration
 Radioactivité alpha  : la particule émise est un noyau d’hélium noté 4;2He
 Radioactivité bêta moins - : la particule émise est un électron noté 0;-1e. Un antineutrino 0;0 accompagne cette
réaction.
 Radioactivité bêta plus + : la particule émise est un positon (ou positron) antiparticule de l’électron noté 0;1e+.
Un neutrino 0;0 accompagne cette réaction.
 La radioactivité alpha et la radioactivité bêta moins existent dans la nature : on parle de radioactivité naturelle.
 La radioactivité bêta plus est créée en laboratoire : on parle de radioactivité artificielle.
2. Rayonnement gamma 
 Lors de la désintégration d’un noyau père, un noyau fils est formé dans un état excité. Lors de sa désexcitation, le noyau
fils émet un rayonnement gamma .
3. Lois de conservation ou lois de Soddy
 Lors d’une réaction nucléaire, il y a de conservation du nombre de charges et de conservation du nombre de nucléons.
 Ces lois s’appliquent pour la radioactivité, mais aussi pour les réactions nucléaires provoquées.
4. Familles radioactives
 Lors d’une désintégration, le noyau fils peut-être aussi instable. Il peut se désintégrer lui aussi.
 Les noyaux les plus lourds se désintègrent pour former un noyau stable de plomb.
5. Activité décroissance radioactive
 L’activité A d’un échantillon radioactif est le nombre de désintégrations qu’il produit par seconde.
 L’unité de l’activité est le becquerel (Bq) : 1 Bq = une désintégration par seconde.
 Remarque : L’activité diminue au cours du temps. Elle est divisée par deux au bout d’une durée appelée demi-vie notée t1/2.
II. Réactions nucléaires provoquées
 Un noyau projectile est envoyé sur un noyau cible. Il peut se former deux autres noyaux plus des particules.
1. La fission nucléaire
 Un noyau lourd est scindé en deux noyaux plus légers sous l’impact d’un neutron.
 Plusieurs neutrons peuvent se former et alors on parle de réaction en chaîne. Exemple : bombe atomique.
 Si un seul neutron est formé, la réaction est contrôlée. Application : réacteur nucléaire.
2. La fusion nucléaire
 De deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd.
 La fusion nucléaire nécessite des températures très élevées. Ces conditions existent dans les étoiles.
 Sur terre, la fusion n’est qu’à l’état de recherche (projet ITER).
III. Bilan d’énergie
 Lors des réactions nucléaires spontanées ou des réactions de fission et de fusion, la masse ne se conserve pas. Cette perte de
masse correspond à une libération d’énergie.
 Relation d’Einstein : Elibérée = m  c² avec m = masse finale - masse initiale en kilogramme (kg)
c = 2,99792458  108 m.s-1 vitesse de propagation de la lumière dans le vide.
Elibérée en joules (J) toujours positive.

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 L’énergie libérée est très souvent converti en électronvolts (eV) : 1 eV = 1,6.10-19 J ou
en mégaélectronvolts 1 MeV = 1,6.10-13 J.