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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 126 — #134
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CHAPITRE 2 – CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
de masse. Pour les noyaux légers, la rapport qui assure la stabilité maximale est
voisin de 1 ; il croît ensuite régulièrement avec l’augmentation du numéro atomique
et atteint environ 1,4 pour les noyaux les plus massifs. Les noyaux qui s’écartent de
cet optimum sont radioactifs et évoluent de façon à satisfaire la condition locale de
stabilité.
Ceux qui contiennent un « excès » de neutron présentent une radioactivité β − afin
de faire décroître le rapport neutron/proton :
1
0 n
=
1
1 p +
0
−1 e + ν e
Ceux qui contiennent un "défaut" de neutron présentent une radioactivité β + afin de
faire croître le rapport neutron/proton :
1
1 p
=
1
0 n +
0
1 e + ν e
Le nucléide 235
92 U
C’est un des rares nucléides fissiles. La réaction observée est l’absorption d’un neutron suivie de la rupture du noyau initial en deux noyaux de masse plus faible, appelés fragments, et de l’émission de quelques neutrons. Cette réaction nucléaire
s’écrit :
235
92 U +
1
0 n
=
2 fragments + x
1
0 n
x est un entier égal à 2 ou 3. Ce processus de fission n’est pas unique. Plusieurs
noyaux peuvent se former. Les neutrons émis ont une énergie voisine de 2 MeV, essentiellement sous forme d’énergie cinétique qui est ensuite transférée à l’ensemble
du cristal auquel appartiennent les atomes initialement à l’état d’atomes d’uranium.
Cela se traduit par une augmentation de température. On pourra convertir cette
énergie en grandeur molaire et constater que l’énergie libérée est 10 6 fois plus élevée qu’une réaction chimique usuelle. Rappelons, à titre de comparaison, que le
transfert thermique dégagé par la combustion d’une mole de carbone graphite avec
une mole de dioxygène pour conduire à la formation d’une mole de dioxyde de carbone est de 393 kJ.
Sources naturelles du nucléide fissile 235
92 U
L’uranium naturel contient deux isotopes : le nucléide 238
92 U (teneur 99,28 %) et le
nucléide 235
92 U (teneur 0,72 %). Il y a aussi des quantités infimes de 234
92 U. Il existe
aussi trois nucléides artificiels fissiles produits dans des réacteurs nucléaires. Des
deux isotopes naturels de l’uranium, seul le nucléide 235
92 U est fissile. L’uranium se
trouve à l’état naturel sous forme oxydée dans l’uraninite de formule U 3 O 8 et la
carnotite K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ,3H 2 O.
La question de l’indépendance énergétique d’un pays est liée à la maîtrise des technologies afférentes (par exemple l’industrie nucléaire), mais il faut tout de même disposer des ressources naturelles. Actuellement, les mines d’uranium qui alimentent
les centrales nucléaires françaises sont localisées au Niger.
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de masse. Pour les noyaux légers, la rapport qui assure la stabilité maximale est
voisin de 1 ; il croît ensuite régulièrement avec l’augmentation du numéro atomique
et atteint environ 1,4 pour les noyaux les plus massifs. Les noyaux qui s’écartent de
cet optimum sont radioactifs et évoluent de façon à satisfaire la condition locale de
stabilité.
Ceux qui contiennent un « excès » de neutron présentent une radioactivité β − afin
de faire décroître le rapport neutron/proton :
1
0 n
=
1
1 p +
0
−1 e + ν e
Ceux qui contiennent un "défaut" de neutron présentent une radioactivité β + afin de
faire croître le rapport neutron/proton :
1
1 p
=
1
0 n +
0
1 e + ν e
Le nucléide 235
92 U
C’est un des rares nucléides fissiles. La réaction observée est l’absorption d’un neutron suivie de la rupture du noyau initial en deux noyaux de masse plus faible, appelés fragments, et de l’émission de quelques neutrons. Cette réaction nucléaire
s’écrit :
235
92 U +
1
0 n
=
2 fragments + x
1
0 n
x est un entier égal à 2 ou 3. Ce processus de fission n’est pas unique. Plusieurs
noyaux peuvent se former. Les neutrons émis ont une énergie voisine de 2 MeV, essentiellement sous forme d’énergie cinétique qui est ensuite transférée à l’ensemble
du cristal auquel appartiennent les atomes initialement à l’état d’atomes d’uranium.
Cela se traduit par une augmentation de température. On pourra convertir cette
énergie en grandeur molaire et constater que l’énergie libérée est 10 6 fois plus élevée qu’une réaction chimique usuelle. Rappelons, à titre de comparaison, que le
transfert thermique dégagé par la combustion d’une mole de carbone graphite avec
une mole de dioxygène pour conduire à la formation d’une mole de dioxyde de carbone est de 393 kJ.
Sources naturelles du nucléide fissile 235
92 U
L’uranium naturel contient deux isotopes : le nucléide 238
92 U (teneur 99,28 %) et le
nucléide 235
92 U (teneur 0,72 %). Il y a aussi des quantités infimes de 234
92 U. Il existe
aussi trois nucléides artificiels fissiles produits dans des réacteurs nucléaires. Des
deux isotopes naturels de l’uranium, seul le nucléide 235
92 U est fissile. L’uranium se
trouve à l’état naturel sous forme oxydée dans l’uraninite de formule U 3 O 8 et la
carnotite K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ,3H 2 O.
La question de l’indépendance énergétique d’un pays est liée à la maîtrise des technologies afférentes (par exemple l’industrie nucléaire), mais il faut tout de même disposer des ressources naturelles. Actuellement, les mines d’uranium qui alimentent
les centrales nucléaires françaises sont localisées au Niger.
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