Exercices Énergie et réaction nucléaire

L’américium 241 est une espèce instable qui se désintègre de plusieurs façons. Deux de ces désintégrations sont :

Réaction A :
$^{241}_{\ 95}\text{Am} \longrightarrow \ ^{\Box}_{\Box}\text{Np} + ^{4}_{2}\text{He}$

Réaction B :
$^{241}_{\ 95}\text{Am} \longrightarrow \ ^{207}_{\ 81}\text{Tl} + ^{34}_{14}\text{Si}$

Quelles sont les trois caractéristiques générales d’une désintégration radioactive naturelle ?

Aujourd’hui, le nucléaire représente une part importante de l’énergie produite en Europe. En effet, les réactions nucléaires à la chaîne, provoquées par la fission nucléaire de l’uranium 235 percuté par un neutron, produisent une énergie considérable mais présentent aussi des risques si elles ne sont pas contrôlées.

Données :

• Masse d’un proton $m_p=1,67262171\times10^{-27}\ \text{kg}$
• Masse d’un neutron $m_n=1,67492728\times10^{-27}\ \text{kg}$
• Masse d’un noyau d’uranium 235 $m_{\text{U}} = 3,90218 \times 10^{-25}\ \text{kg}$
• Vitesse de la lumière $c = 3,00 \times 10^8\ \text{m.s}^{-1}$
• $1eV = 1,6 \times 10^{-19}\ \text{J}$

Que-ce qu’un neutron et comment le représente-t-on ?

Le plutonium 241 $\left(^{241}_{\ \ 94}\text{Pu}\right)$ se désintègre naturellement pour produire l’américium 241 $\left(^{241}_{\ \ 95}\text{Am}\right)$ et peut aussi effectuer une fission nucléaire, si on provoque artificiellement un choc avec un neutron.

Données :

• masse d’un atome de plutonium $m_{\text{Pu}} = 4,002 \times 10^{-25}\ \text{kg}$
• masse d’un neutron $m_n= 1,675 \times 10^{-27}\ \text{kg}$
• masse d’un noyau d’yttrium $m_{\text{Y}} = 1,626 \times 10^{-25}\ \text{kg}$
• masse d’un noyau de césium $m_{\text{Cs}} = 2,338 \times 10^{-25}\ \text{kg}$
• vitesse de la lumière $c = 3,00 \times 10^8\ \text{m.s}^{-1}$

Écrire l’équation de la désintégration radioactive du plutonium et préciser quel type de particule est nécessaire pour équilibrer l’équation.