Nimp

Disponible uniquement sur Etudier
  • Pages : 5 (1085 mots )
  • Téléchargement(s) : 0
  • Publié le : 27 décembre 2010
Lire le document complet
Aperçu du document
Nouvelle Calédonie 2007

Le 28 juin 2005, le site de Cadarache (dans les bouches du Rhône) a été retenu pour l’implantation du projet international de fusion nucléaire ITER. La fusion de deux noyaux légers en un noyau plus lourd est un processus qui libère de l’énergie. C’est le cas lors de la formation d’un noyau « d’hélium 4 » à partir de la réaction entre le deutérium et le tritium. Onrécupère une quantité d’énergie de quelques mégaélectronvolts (MeV), suivant la réaction :
2 1 3 4 1 H + 1 H → 2 He + 0 n

(1)

Des problèmes se posent si l’on cherche ainsi à récupérer cette énergie : - pour initier la réaction, les noyaux doivent avoir la possibilité de s’approcher l’un de l’autre à moins de 10–14 m. Cela leur impose de vaincre la répulsion électrostatique. Pour ce faire, on portela matière à une température de plus de 100 millions de degrés ; - à la fin de la vie du réacteur de fusion, les matériaux constituant la structure du réacteur seront radioactifs. Toutefois, le choix d’éléments de structure conduisant à des produits radioactifs à temps de décroissance rapide permet de minimiser les quantités de déchets radioactifs. Cent ans après l’arrêt définitif du réacteur, lamajorité voire la totalité des matériaux peut être considérée comme des déchets de très faible activité. D’après le livre « Le monde subatomique », de Luc Valentin et le site Internet du CEA.

Données : masse du neutron : m(n) = 1,674927 × 10 –27 kg masse du proton : m(p) = 1,672622 × 10 –27 kg 2 masse d’un noyau de deutérium : m( 1 H ) = 3,344497 × 10 –27 kg
3 masse d’un noyau de tritium : m(1 H ) = 5,008271 × 10 –27 kg 4 masse d’un noyau d’« hélium 4 » : m( 2 He ) = 6,646483 × 10 –27 kg

célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 108 m.s-1 1eV = 1,60 × 10 –19 J

Les « combustibles » utilisés dans le réacteur de fusion ne nécessitent pas de transport de matière radioactive. En effet, le deutérium n’est pas radioactif. Le tritium est fabriqué sur site, à partir d’un élémentY non radioactif suivant la réaction :
1 4 3 Y + 0 n → 2 He + 1 H

1. Le tritium Donner la composition et le symbole du noyau Y en précisant les règles de conservation. On donne un extrait de la classification périodique : H (Z=1), He (Z=2), Li (Z=3), Be (Z=4), B (Z=5). 2. Le noyau de deutérium 1. Donner la composition du noyau de deutérium 2 H . 1 2. Le deutérium et le tritium sont desisotopes. Justifier cette affirmation. 3. Donner l’expression littérale puis la valeur du défaut de masse ∆m( 2 H ) du noyau de deutérium. 1 4. En déduire l’énergie E( 2 H ) correspondant à ce défaut de masse en J puis en MeV et donner sa 1 signification physique.

Stephy72

http://www.intellego.fr/intelleblog/01-EXOS-SUJETS-ET-SUJETS-CORRIGES-DE-BAC-PHYSIQUE-CHIMIE/1560

Nouvelle Calédonie 20073. Étude de la réaction de fusion On considère la réaction de fusion traduite par l’équation (1) dans le texte. Donner l’expression littérale de l’énergie libérée par cette réaction en fonction des données de l’énoncé. Calculer cette énergie en MeV. 4. Ressources en deutérium. On trouve le deutérium en abondance dans l’eau de mer. La ressource dans les océans est estimée à 4,6×1013 tonnes. Laréaction (1) libère une énergie de 17,6 MeV. On assimile la masse d’un atome de deutérium à la masse de son noyau. 1. a. Déterminer le nombre N de noyaux présents dans la masse m = 1,0 kg de deutérium. b. En déduire l’énergie E libérée par une masse m = 1,0 kg de deutérium. 2. La consommation annuelle énergétique mondiale actuelle est d’environ 4 × 10 20J. On fait l’hypothèse simplificatrice selonlaquelle le rendement d’une centrale à fusion est équivalent à celui d’une centrale nucléaire. Ceci revient à considérer que seule 33% de l’énergie libérée par la réaction de fusion est réellement convertie en électricité. Estimer en années, la durée ∆t nécessaire pour épuiser la réserve de deutérium disponible dans les océans répondant à la consommation annuelle actuelle. Les ressources en...
tracking img