la radioactivité premiere
Publié le 21/09/2022
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«
La radioactivité
Découverte en 1896 par Henri Becquerel, la radioactivité est le phénomène physique
par lequel des noyaux atomiques instables (radionucléides/radioisotopes)
transmutent (se transforment en d'autres atomes) en émettant simultanément des
particules de matière et de l'énergie (exprimée en eV).
Elle est spontanée, aléatoire et inéluctable.
Un noyau est dit instable s’il a trop de neutrons ou trop de protons.
Le fer (Z = 26) est l’élément le plus stable et donc le dernier
réalisable par fusion nucléaire « classique »
Vallée de la stabilité ou diagramme de Segré
Nucléide : Noyau atomique
Isotopes : Noyaux ayant le même nombre Z de charges électriques
Isotones : Noyaux ayant le même nombre N de neutrons
Isobares : Noyaux ayant le même nombre A de nucléons
Isomères : Noyaux ayant le même A et le même Z mais pas la même énergie interne
Les types des réactions nucléaires :
● Désintégration radioactive
● Fusion
● Fission (induite par l’impact d’un neutron)
Le défaut de masse Δm d’un noyau est la différence entre la masse des nucléons A et
de la masse du noyau.
Elle est toujours positive.
Pour disperser tous les nucléons du noyau, il faut fournir au noyau de l’énergie.
Cette énergie se nomme l’énergie de liaison El :
Lors d'une transformation nucléaire, il y a :
● conservation de Z et de A (lois de Soddy)
● émission d’un rayonnement gamma γ
● émission d'une particule : électron (β-), positon/positron (β+),
ou neutron (fission)
(particule α)
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Les différents types de désintégration
Désintégration β+
Pour un noyau léger en excès de proton, le proton devient un neutron :
on appelle νe un neutrino
Capture électronique (C.E.) ou Désintégration ε
C’est une variante de la désintégration β+.
En cas d’excès de proton, un proton du noyau va capturer un électron du cortège pour
se transformer en neutron.
On obtient une transformation nucléaire de la forme :
La particularité de cette désintégration est que le neutrino émis est invisible et
indétectable.
Désintégration βPour un noyau léger en excès de neutron, le neutron devient un proton :
On appelle ̅νe un antineutrino
Désintégration α
Pour un noyau lourd en excès de protons et de neutrons :
Rayonnement γ
Rayonnement électromagnétique à haute énergie qui désexcite le noyau suite aux
transformations nucléaires.
=> émission d’un ou plusieurs photon(s)
La période radioactive ou demi-vie (notée t1/2 ou T) est le temps nécessaire pour que
50% des noyaux du radioisotope soit désintégrés.
Elle se mesure en seconde.
t1/2 du 14C = 5730 ou 5740 ans
La période biologique d'un élément chimique est le temps au bout duquel 50% d’une
quantité ingérée ou inhalée (telle une drogue ou un radioisotope) est éliminée de
l’organisme uniquement par des voies naturelles (sueurs, urines, …).
La période effective correspond au temps au bout duquel l'activité dans l'organisme
aura été divisée par deux du fait de ces deux décroissances.
1/Te = 1/t1/2 + 1/Tb
La loi de décroissance radioactive
La radioactivité a pour allure une courbe exponentielle décroissante.
La constante de désintégration λ est la probabilité que présente un noyau radioactif de
se désintégrer par seconde.
Elle est propre à chaque noyau et exprimée en s -1.
Rappels
f’(x) peut se noter aussi de la forme
de la fonction f(x).
eln x = x
(ln u)’ = u’/u
avec d = Δ et permet de déterminer la variation
ex+y
= ex x ey
e0 = 1 et ln 1/x = - ln x
Soit N le nombre de noyaux, t le temps en seconde et λ....
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