Fiche de révision : Identifier une réaction nucléaire

Transformations de la matière

• Les différents types de transformations qui peuvent être appliquées à la matière : physique, chimique et nucléaire.

Radioactivité

• La radioactivité est une transformation nucléaire spontanée. On en connaît 3 formes :
• la radioactivité alpha ($\alpha$) ;
• la radioactivité bêta ($\beta$) :
• la radioactivité gamma ($\gamma$).
• Une désintégration radioactive permet à un noyau instable de se transmuter pour devenir un noyau plus stable.
• Elle est généralement accompagnée d’une émission d’énergie, sous forme de rayons gamma ou de particules possédant une énergie cinétique importante.

Fission et fusion nucléaire

• La fission consiste en la division d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers, le plus souvent à la suite d’une collision avec un neutron avec la fission induite. La fission est possible pour quelques éléments très lourds.
• La fusion consiste en la formation d’un noyau lourd à partir de deux noyaux légers ou plus.
• La fission induite et la fusion nucléaire sont des réactions provoquées. De l’énergie doit être fournie au(x) noyau(x) réactif(s).
• Dans chaque cas les noyaux produits sont plus stables que les réactifs : ces réactions s’accompagnent donc d’un dégagement d’énergie.

Écriture et caractéristiques d’une transformation nucléaire

Écriture d’une réaction

• Une transformation nucléaire peut être décrite par une équation bilan :

• Pour équilibrer cette équation-bilan :
• réactifs et produits doivent présenter le même nombre total de nucléons ;
• la somme des charges électriques des réactifs doit être égale à celle des produits ;
• pour chaque neutron « transformé » en proton (ou inversement) : un électron (ou un anti-électron) ainsi qu’un neutrino (${\nu}_{e}$), doivent être formés simultanément.

Notion d’isotope et radioactivité

• Le carbone 12, noté $^{12}_{6} \text{C}$ et le carbone 14, noté $^{14}_{6} \text{C}$ contiennent le même nombre de protons : ce sont des isotopes.
• Ici, le carbone 12 est l’isotope stable alors que le carbone 14 est instable.
• Les noyaux des isotopes instables peuvent subir des désintégrations radioactives et sont plus facilement fissiles.
• Pour la plupart des éléments jusqu’au calcium ($Z=20$) l’isotope le plus stable contient souvent autant de protons que de neutrons : c’est le cas du carbone 12.

Énergie libérée

• La cohésion du noyau atomique est assurée par l’interaction forte.
• La transmutation de la matière, par le biais de la radioactivité, de la fission ou de la fusion, met en œuvre l’interaction faible qui assure la cohésion du noyau.
• Pour déterminer l’énergie gagnée ou perdue lors d’une réaction nucléaire, il faut comparer les masses atomiques des produits et des réactifs : si les produits sont plus légers que les réactifs, c’est que de l’énergie a été libérée.
• Dans le cas de la radioactivité, l’énergie et les particules émises endommagent la matière qu’elles traversent (en l’ionisant). Une certaine dose est tolérée par les êtres vivants, dans la mesure où le sol, l’eau et même les os sont légèrement radioactifs.