Le noyau manquant d'une fission — exercice corrigé de chimie (seconde) (chapitre 5)

Le noyau manquant d'une fission

Transformations Physiques et Nucléaires · Écriture symbolique d'une réaction nucléaire · niveau 2

Énoncé

Dans le cœur d'un réacteur, un noyau d'uranium 235 se casse selon

$X_{0}^{1} X_{20}^{21} n + X_{92}^{235} X_{292}^{2235} U X_{52}^{137} X_{252}^{2137} Te + X_{Z}^{A} X_{2 Z}^{2 A} X + 2 X_{0}^{1} X_{20}^{21} n$

Données : $Z_{Sr} = 38$ , $Z_{Zr} = 40$ , $Z_{Mo} = 42$ .

1. Déterminer $A$ et $Z$ , puis identifier le noyau $X_{Z}^{A} X_{2 Z}^{2 A} X$ .
2. Combien de neutrons ce noyau contient-il ?
3. Expliquer pourquoi cette réaction peut entretenir une réaction en chaîne.
4. S'agit-il d'une fission ou d'une fusion ? Justifier.

Corrigé

1. Conservation de $A$ : $1 + 235 = 137 + A + 2 \times 1$ , soit $236 = 139 + A$ , donc $A = 97$ . Conservation de $Z$ : $0 + 92 = 52 + Z + 2 \times 0$ , donc $Z = 40$ , ce qui correspond au zirconium : $X_{0}^{1} X_{20}^{21} n + X_{92}^{235} X_{292}^{2235} U X_{52}^{137} X_{252}^{2137} Te + X_{40}^{97} X_{240}^{297} Zr + 2 X_{0}^{1} X_{20}^{21} n$ Vérification : $A$ : $236 = 137 + 97 + 2$ ; $Z$ : $92 = 52 + 40 + 0$ .
2. $N = A - Z = 97 - 40 = 57$ neutrons.
3. La réaction consomme un neutron et en produit deux : chaque noyau cassé peut donc en faire casser deux autres, et le nombre de réactions se multiplie d'une génération à la suivante. Dans un réacteur, des barres de commande absorbent l'excédent pour qu'une fission n'en déclenche en moyenne qu'une seule.
4. C'est une fission : un noyau lourd se scinde en deux noyaux plus légers sous l'impact d'un neutron.