Combustible
MOX pour limiter les déchets nucléaires. Bac
Amérique du Nord
2025.
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Le combustible MOX est constitué de plutonium 239 et d'uranium appauvri.
Q1. Donner la composition du noyau d'uranium 235 23592U.
92 protons et 235-92 =143 neutrons.
Q2. JIndiquer en justifiant le ou les noyau(x) radioactif's) isotope's) de l'uranium 235.
Des isitopes possèdent le même numéro atomique ; ils diffèrent par leur nombre de neutrons.
23592U ; 23892U.
Q.3.
Expliquer pourquoi l'uranium 238 est toujours présent à l'état naturel
depuis l'origine de la terre contrairement au plutonium 239.
Demi-vie de l'uranium 238 : 4,5 109 ans, identique à l'âge de la terre.
Au bout de 4,5 milliards d'année, seulement la moitié de l'uranium 238 initial s'est désintégré.
Demi-vie du plutonium 239 : 24 000 ans, très inférieur à l'âge de la terre.
Equation de la réaction de la fission du noyau d'uranium 235 percuté par un neutron :
23592U +10n -->9336Kr + 14056Ba +310n.
Q.4. Expliquer pourquoi cette réaction nucléaire peut être qualifié de réaction en chaîne.
Cette réaction libère 3 neutrons et en consomme un seul.
Q5. Ecrire les
trois équations des réactions successives permettant de passer de
l'uranium 238 au plutonium 239 et donner le nom de la particule émise
lors d'une désintégration ß-.
23892U +10n -->23992U.
23992U-->23993Np +0-1e.
23993Np -->23994Pu+0-1e.
Désintégration ß- : émission d'un électron.
Le plutonium se désintègre selon : 23994Pu -->23592U +42He.
Q6. Indiquer le type de radioactivité.
Radioactivité de type alpha, émission d'un noyau d'hélium.
Q7. Etablir l'expression de la constante radioactive l en fonction de la demi-vie T½. Calculer sa valeur.
N(t) = N0 exp(-lt) ; ½N0 = N0 exp(-l T½) ;
0,5 = exp(-l T½) ; ln(0,5 = -ln(2) = -l T½.
l T½= ln(2) ;
l = ln(2) / (24 110 * 365 *24 *3600) =9,1 10-13 s-1.
Q8.
Montrer l'intérêt du MOX en analysant comment sont gérés à l'heure
actuelle les déchets de la catégorie à laquelle appartient le plutonium
239.
Activité d'un gramma de plutonium 239 :
1 /M(239Pu) =1 / 239 =4,18 10-3 mol.
Nombre de noyaux : N =4,18 10-3 * 6,02 1023 =2,5 1021 noyaux.
A = l N =9,1 10-13 x2,5 1021 =2,3 109 Bq. Haute activité.
Sockage en surface des déchets de vie longue ( demi-vie > 31 ans).
Le stockage réversible profond reste encore à l'étude.
Le MOX participe au recyclage des déchets nucléaires.
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