La chimie nucléaire

Thèmes abordés

chimie, chimie nucléaire, noyau atomique, radioactivité, carbone 14, fission nucléaire, fusion nucléaire, centrale nucléaire

Résumé du document

Lors des réactions chimiques « normales », ce sont les configurations électroniques externes des atomes qui subissent des modifications, la participation des noyaux est purement passive. Cependant, en ce qui concerne les processus nucléaires, c'est la structure et la composition du noyau atomique qui en est responsable.

Extraits

[...] [238] U α + 234 Th + γ [ Radioactivité beta - : Réaction spontanée consistant en la transformation dans le noyau d'un neutron en un proton s'accompagnant de l'émission d'un électron (principe de conservation de charge) Th 234Pa + 0 (B-)é- + (anti-neutrine) + 0γ 91 - Radioactivité beta + : Réaction spontanée consistant en la transformation dans le noyau d'un proton en un neutron et s'accompagne de l'émission d'un positron (électron positif) Na [22]Ne + [0]é+ + neutrine) + [0]γ Production de rayons γ Réaction spontanée consistant en la production de rayons gamma (rayons électromagnétique sans charge ni masse ou photons) [238] U α + [234] Th + 2 γ [ Capture électronique Réaction non spontanée consistant en la capture d'un électron par le noyau, provoquant au sein de celui-ci la disposition d'un proton au profit d'un neutron : [201] Hg + [0]é- [201] Au + [0]γ [80 - Fission spontanée : Correspond à l'éclatement d'un nuclide lourd en nuclides plus légers. Elle s'accompagne d'émission de neutrons. [244] Am [134] I + [107] Ma + 3 [ Remarque : Dans une réaction nucléaire, le « spin » du noyau doit être conservé ; pour cela, il faut équilibrer avec les neutrines et les anti-neutrines. [...]

[...] Datation à l'aide du [14]C Le [14]C est un radio-isotope β. Il est donc détruit régulièrement par la réaction de désintégration suivante : [14]C[14]N 6 Le [14]C est également produit régulièrement dans la haute atmosphère selon un processus de capture de neutrons qui nous viennent du vent solaire : N + n C + 1 H Un état stationnaire s'est établi entre ces deux processus et la quantité de C présent dans l'atmosphère est à peu près constante. On retrouve ce C dans le CO2 de l'atmosphère (10 - [14]C pour 1 [12]C Si ce CO2 est absorbé par les êtres vivants on retrouvera le même rapport [14]C/[12]C dans tous les êtres vivants, ce qui va donner 14 désintégrations par minute et par g de C total. [...]

[...] On peut ainsi ajuster la densité atomique. Effets biologiques des radiations Dépend de : L'énergie de rayonnement (α > β > α) L'efficacité de pénétration du rayonnement Les γ sont stoppés simplement par un obstacle physique Les β sont plus pénétrants mais sont quand même atténués (même par l'air) car ils ionisent tout ce qu'ils traversent Les α sont quasi inarrêtables (il faut une épaisseur de béton considérable) car ils sont purement électromagnétiques (comme la lumière mais en + énergétique) Le pouvoir ionisant du rayonnement Dépend de l'énergie propre de la radiation et de l'énergie du système traversé (à ioniser). [...]

[...] Le volume du noyau est proportionnel au nombre de nucléons A. Le physicien nucléaire danois Nilsson a proposé vers les années 1950 un modèle dans lequel les et les n° sont répartis en couches dans le noyau. Il envisage des structures en couches séparées pour les protons et les neutrons. Si on enlève ou retire un nucléon à un atome stable (élément sous son isotope normal), on obtient un noyau de stabilité bien inférieure, très peu abondant ou même inexistant dans la nature. [...]

[...] N C'est un processus de premier ordre. Vitesse désintégration = variation du nombre de particules qui disparaissent ∆ N pendant un intervalle de temps ∆t v = - dN = k . N n'est pas proportionnel au nombre de particules) dt C'est un processus de premier ordre. La cste de proportionnalité k est la « cste cinétique de désintégration ». La solution de cette équation permet de connaître le n° de particules restant à n'importe quel moment. Problème mathématique : résolution d'une équation différentielle d'ordre un. [...]