Fusion ou fission ? — exercice corrigé d'enseignement scientifique (première) (chapitre 1)

Fusion ou fission ?

Un niveau d'organisation : les éléments chimiques · niveau 2

Énoncé

Pour chacune des équations suivantes, dire s'il s'agit d'une fusion ou d'une fission, et vérifier les conservations de $A$ et de $Z$ .

$(a) (c)_{2}^{3} He +_{2}^{3} He ⟶_{2}^{4} He + 2_{1}^{1} H_{8}^{16} O +_{2}^{4} He ⟶_{10}^{20} Ne (b) (d)_{92}^{235} U +_{0}^{1} n ⟶_{54}^{139} Xe +_{38}^{95} Sr + 2_{0}^{1} n_{94}^{239} Pu +_{0}^{1} n ⟶_{54}^{134} Xe +_{40}^{103} Zr + 3_{0}^{1} n$

Laquelle ou lesquelles peuvent se produire au sein d'une étoile ?

Corrigé

(a) Fusion. Deux noyaux légers ( $A = 3$ ) donnent un noyau plus lourd et deux protons. $A$ : $3 + 3 = 6$ et $4 + 2 \times 1 = 6$ . $Z$ : $2 + 2 = 4$ et $2 + 2 \times 1 = 4$ . C'est la dernière étape de la chaîne proton-proton du Soleil.

(b) Fission. Un noyau très lourd frappé par un neutron donne deux fragments de masses intermédiaires. $A$ : $235 + 1 = 236$ et $139 + 95 + 2 = 236$ . $Z$ : $92 + 0 = 92$ et $54 + 38 = 92$ .

(c) Fusion. $A$ : $16 + 4 = 20$ . $Z$ : $8 + 2 = 10$ . Réaction de combustion de l'hélium dans les étoiles massives.

(d) Fission. $A$ : $239 + 1 = 240$ et $134 + 103 + 3 = 240$ . $Z$ : $94 + 0 = 94$ et $54 + 40 = 94$ .

Dans une étoile, seules (a) et (c) se produisent : les étoiles fabriquent des éléments par fusion. La fission des noyaux très lourds n'a pas lieu dans les étoiles ; elle est exploitée par l'être humain dans les réacteurs nucléaires.