Exercices de radioactivité

Exercices de radioactivité
Exercice n°1 : réactions spontanées
1. Le nucléide
Na
22
11
est radioactif +. Ecrire la réaction nucléaire correspondante en indiquant les lois
utilisées et préciser le nom du nucléide X obtenu.
On donne quelques symboles d’éléments chimiques accompagnés du numéro atomique correspondant :
Ne
10
;
F
9
;
N
7
;
O
8
;
Mg
12
2. Un isotope de potassium, le potassium
K
40
19
est radioactif. La radioactivité est de type bêta plus. Sachant
que le potassium 40 se transforme en argon stable, écrire l’équation nucléaire, préciser la particule émise,
le numéro atomique et le nombre de nucléons (nombre de masse) de l’atome d’argon.
3. Le noyau d’américium
Am
241
95
est instable. Il se transforme spontanément en noyau de neptunium
Np
237
93
en
émettant une autre particule X.
a. Quel est le type de radioactivité ?
b. Ecrire l’équation de cette désintégration.
4. Le noyau d’un atome de radium
Ra
226
88
se désintègre en donnant une particule et un noyau de radon Rn.
Ecrire l’équation traduisant cette réaction nucléaire.
5. Le noyau de bismuth
Bi
212
83
se désintègre pour donner du thallium
Tl
208
81
. Ecrire l’équation de cette réaction
nucléaire en précisant les règles utilisées.
6. L’isotope
C
14
6
du carbone est instable. Il se désintègre par radioactivité -.
a. Ecrire l’équation de la réaction nucléaire de cette désintégration.
b. Nommer les nucléides et les particules mis en jeu dans cette réaction.
On donne quelques symboles d’éléments chimiques accompagnés du numéro atomique correspondant :
Be
4
;
B
5
;
C
6
;
N
7
;
O
8
.
7. Le phosphore 32 est radioactif -.
a. Quelle est la composition du noyau de l’atome de phosphore
P
32
15
.
b. Au cours de sa désintégration, il se transforme en soufre
S
A
Z
. Déterminer les valeurs de A et Z.
Exercice n°2 :
Le thorium
Th
232
90
, bombardé par des neutrons, peut capter l’un d’entre eux, pour former un isotope qui se trouve
dans un état excité. Cet isotope revient ensuite dans son état fondamental.
a. Ecrire l’équation de la réaction nucléaire et préciser les lois de conservation utilisées.
b. L’atome de thorium formé est radioactif et donne naissance après deux émissions nucléaires de
même type à l’isotope
U
233
92
. Déterminer le type d’émission en le justifiant.
c. L’uranium 233 est radioactif alpha. Ecrire l’équation de désintégration.
Exercice n°3:
Dans la famille du thorium
Th
232
90
, on dénombre 6 désintégrations et 4 désintégrations -.
Quel est le dernier élément de cette série de désintégrations ?
On donne quelques symboles d’éléments chimiques accompagnés du numéro atomique correspondant :
Hg
80
;
P
82
;
Pt
78
;
Po
84
;
Bi
83
.
Exercice n°4 :
A une date origine t = 0 s, on dispose d’un échantillon contenant en moyenne N0 noyaux de
Po
210
84
radioactif.
A une date t, on détermine le nombre moyen N de noyaux non désintégrés ; Les mesures donnent :
t (jours)
0
40
80
120
160
200
240
0N
N
1
0,82
0,67
0,55
0,45
0,37
0,30

1. Par une étude graphique, déduire de ces mesures la valeur de la constante radioactive et la période T du
polonium.
2. Au bout de combien de temps la masse restante de
Po
210
84
devient-elle le dixième de la masse initiale ?
Aide : pour la question n°1, considérer ln(
0N
N
).
Exercice n°5 :
Une substance radioactive dont la demi-vie est 10 s émet 2 x 107 particules par seconde.
1. Calculer la constante de désintégration de la substance.
2. Quelle est l’activité de la substance ?
3. Initialement, combien y a-t-il en moyenne de noyaux radioactifs dans la substance.
4. Combien en restera-t-il, en moyenne après 30 s ?
5. Quelle sera alors l’activité de cette substance ?
Exercice n°6 :
Le curie est défini comme l'activité d'un gramme de radium ( 1 Ci = 3,7 1010 Bq). Le radium fut découvert en 1898.
22688Ra est émetteur , sa période radioactive est de 1620 ans.
1. Quelle serait en 2002, exprimée en Bq, l'activité d'un gramme de radium dont l'activité en 1898 était de 1
Ci ? Faire apparaître la résolution littérale.
2. Pourquoi le becquerel a-t-il été préférée au curie dans le système SI.
3. Que signifie "
Ra
226
88
est émetteur " ?
4. Ecrire l'équation de cette désintégration.
5. Calculer en u la masse théorique du noyau de
Ra
226
88
.
6. La masse réelle du noyau de
Ra
226
88
est 225,9771 u. Pourquoi la masse réelle est-elle différente de la masse
théorique ?
7. La masse réelle du noyau de
Rn
222
86
est de 221,9703 u, la masse du noyau d'hélium est de 4,0015 u. Calculer
en J et en MeV l'énergie libérée lors de la désintégration d'un noyau de radium 226.
masse : mp = 1,672 6231 10-27 kg ; mn =1,674 9286 10-27 kg ; 1 u = 1,660 5402 10-27 kg ; 1 eV= 1,602 10-19 J ;
c= 3 105 km/s.
Exercice n°7 :
Dans une centrale nucléaire, une des réactions possibles est représentée par :
U
235
92
+
n
1
0
--->
Sr
94
38
+
Xe
139
x
+y
n
1
0
1. Calculer les valeurs de x et y en justifiant.
2. Calculer en eV l'énergie libérée au cours de cette réaction.
3. L'uranium 235 est radioactif de type . Le noyau fils obtenu est le Thorium. Ecrire l'équation de cette
désintégration.
4. La demi-vie de l'uranium 235 vaut t½= 4,5 109 ans. Quelle est l'activité de 1,0 g d'uranium 235 ? Préciser
l'unité SI.
masse en u : m(
U
235
92
) = 235,0134 ; m(
Sr
94
38
) =93,8946 ; m(
Xe
139
x
) = 138,8882 ; m(neutron) = 1,0087
1 u =1,67 10-27 kg ; NA= 6,02 1023 mol-1 .