Chapitre 2 • Noyau atomique, radioactivité, masse atomique et énergie nucléaire
40
la proportion de tritium 50 et 100 ans après le prélèvement de l’échantillon, en supposant que
lors du stockage, le tritium ne peut pas être régénéré ?
c) En cas de contamination, au bout de combien de temps l’activité du tritium n’est-elle plus que
le millième de son activité initiale ?
2.8** Radioactivité d’un échantillon
Un échantillon radioactif est constitué des isotopes artificiels 85 et 90 du strontium (Z = 38).
a) Préciser les nombres de protons, neutrons et électrons que contiennent les atomes de ces
isotopes.
b) Sachant que l’échantillon contient une mole de l’isotope 85 (période : 64 j) et une mole de
l’isotope 90 (période : 28,5 ans), calculer le temps au bout duquel les activités des deux
isotopes sont égales, ainsi que l’activité massique de l’échantillon à ce moment-là.
2.9*** Équilibre radioactif et activité de l’uranium 238
Les trois premières étapes successives de la désintégration naturelle de l’uranium 238 sont :
a) Expliciter chaque étape.
b) Supposons une quantité initiale d’une mole de 238 U. L’équilibre radioactif, ou « équilibre
séculaire », est atteint au bout de deux millions d’années. Les quantités de thorium et de
protactinium demeurent alors constantes. Calculer combien d’atomes de
234 Th et de 234 Pa
sont présents à ce moment.
c) Calculer l’activité massique de 238 U en Bq.g –1 , et conclure.
2.10** Énergie de cohésion du noyau d’hélium
a) Qu’est-ce que l’unité de masse atomique u ?
b) Convertir les masses du proton et du neutron en u.
c) En déduire la somme des masses des nucléons de l’hélium
, exprimée en u.
d) Sachant que la masse d’une particule α vaut 4,0015 u, calculer l’énergie de cohésion du
noyau d’hélium en MeV/nucléon.
2.11*** Énergie libérée par la fission de l’uranium 235
Lorsque l’uranium 235 (
) subit un bombardement neutronique, un des processus de fission
sous l’impact d’un neutron fournit de l’yttrium 95 (
) et de l’iode 139 (
).
a) Écrire la réaction en la complétant, et commenter.
b) Calculer l’énergie libérée par la fission d’un atome d’uranium 235 (en MeV), puis l’énergie
dégagée par g de
fragmenté (en J).
92
238 U
T 1 =4,47.10 9 ans
→
90
234 Th
T 2 =24,1 j
→
91
234 Pa
T 3 =6,75 h
→
92
234 U
H
4
2 e
U
235
92
Y
95
39
I
139
53
U
235
92
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la proportion de tritium 50 et 100 ans après le prélèvement de l’échantillon, en supposant que
lors du stockage, le tritium ne peut pas être régénéré ?
c) En cas de contamination, au bout de combien de temps l’activité du tritium n’est-elle plus que
le millième de son activité initiale ?
2.8** Radioactivité d’un échantillon
Un échantillon radioactif est constitué des isotopes artificiels 85 et 90 du strontium (Z = 38).
a) Préciser les nombres de protons, neutrons et électrons que contiennent les atomes de ces
isotopes.
b) Sachant que l’échantillon contient une mole de l’isotope 85 (période : 64 j) et une mole de
l’isotope 90 (période : 28,5 ans), calculer le temps au bout duquel les activités des deux
isotopes sont égales, ainsi que l’activité massique de l’échantillon à ce moment-là.
2.9*** Équilibre radioactif et activité de l’uranium 238
Les trois premières étapes successives de la désintégration naturelle de l’uranium 238 sont :
a) Expliciter chaque étape.
b) Supposons une quantité initiale d’une mole de 238 U. L’équilibre radioactif, ou « équilibre
séculaire », est atteint au bout de deux millions d’années. Les quantités de thorium et de
protactinium demeurent alors constantes. Calculer combien d’atomes de
234 Th et de 234 Pa
sont présents à ce moment.
c) Calculer l’activité massique de 238 U en Bq.g –1 , et conclure.
2.10** Énergie de cohésion du noyau d’hélium
a) Qu’est-ce que l’unité de masse atomique u ?
b) Convertir les masses du proton et du neutron en u.
c) En déduire la somme des masses des nucléons de l’hélium
, exprimée en u.
d) Sachant que la masse d’une particule α vaut 4,0015 u, calculer l’énergie de cohésion du
noyau d’hélium en MeV/nucléon.
2.11*** Énergie libérée par la fission de l’uranium 235
Lorsque l’uranium 235 (
) subit un bombardement neutronique, un des processus de fission
sous l’impact d’un neutron fournit de l’yttrium 95 (
) et de l’iode 139 (
).
a) Écrire la réaction en la complétant, et commenter.
b) Calculer l’énergie libérée par la fission d’un atome d’uranium 235 (en MeV), puis l’énergie
dégagée par g de
fragmenté (en J).
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238 U
T 1 =4,47.10 9 ans
→
90
234 Th
T 2 =24,1 j
→
91
234 Pa
T 3 =6,75 h
→
92
234 U
H
4
2 e
U
235
92
Y
95
39
I
139
53
U
235
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