Sous-marin nucléaire

 

 

Un sous-marin à propulsion nucléaire utilise comme combustible de l'uranium enrichi en isotope 92 235 U MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGyoaiaaikdaaeaacaaIYaGaaG4maiaaiwdaaaGccaWGvbaaaa@3E85@ .

1. Un noyau d'uranium subit la réaction d'équation:

0 1 n+ 92 235 U 38 94 Sr+ 54 140 Xe+x 0 1 n MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaigdaaaGccaWGUbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaI5aGaaGOmaaqaaiaaikdacaaIZaGaaGynaaaakiaadwfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaiodacaaI4aaabaGaaGyoaiaaisdaaaGccaWGtbGaamOCaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGynaiaaisdaaeaacaaIXaGaaGinaiaaicdaaaGccaWGybGaamyzaiabgUcaRiaadIhacaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIXaaaaOGaamOBaaaa@5A33@

a. Quel nom donne-t-on à cette réaction nucléaire?

b. Indiquer la constitution du noyau d'uranium 235.

c. Déterminer la valeur du nombre x de neutrons émis.

 

2. a. Calculer, en unités de masse atomique, les masses des réactifs et des produits de la réaction.

b. En déduire la valeur, en unités de masse atomique, de la variation de masse lors de cette réaction .

c. Quelle est, en joule, l'énergie libérée par la fission d'un noyau d'uranium suivant cette réaction?

 

3. Le réacteur fournit une puissance moyenne de 150 MW. On rappelle que 1W=1J. s 1 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaMc8Uaam4vaiabg2da9iaaigdacaaMc8UaamOsaiaac6cacaWGZbWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIXaaaaaaa@42EE@ .

a. Calculer le nombre de noyaux d'uranium qui réagissent par seconde.

b. En déduire la valeur de la masse d'uranium consommée par seconde.

c. Un sous-marin nucléaire est prévu pour naviguer pendant une durée de 2 mois. Quelle masse minimum d'uranium 235 faut-il embarquer pour assurer son fonctionnement en autonomie pendant cette durée?

 

Données:

*    m ( 92 235 U)=235,0439u MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaad2gacaGGOaWaa0baaSqaaiaaiMdacaaIYaaabaGaaGOmaiaaiodacaaI1aaaaOGaamyvaiaacMcacqGH9aqpcaaIYaGaaG4maiaaiwdacaGGSaGaaGimaiaaisdacaaIZaGaaGyoaiaaykW7caWG1baaaa@48B0@

*    m ( 38 94 Sr)=93,9154u MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaad2gacaGGOaWaa0baaSqaaiaaiodacaaI4aaabaGaaGyoaiaaisdaaaGccaWGtbGaamOCaiaacMcacqGH9aqpcaaI5aGaaG4maiaacYcacaaI5aGaaGymaiaaiwdacaaI0aGaaGPaVlaadwhaaaa@4839@

*    m ( 54 140 Xe)=139,9252u MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaad2gacaGGOaWaa0baaSqaaiaaiwdacaaI0aaabaGaaGymaiaaisdacaaIWaaaaOGaamiwaiaadwgacaGGPaGaeyypa0JaaGymaiaaiodacaaI5aGaaiilaiaaiMdacaaIYaGaaGynaiaaikdacaaMc8UaamyDaaaa@499B@

*    masse du neutron: m n =1,0087u MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaad2gadaWgaaWcbaGaamOBaaqabaGccqGH9aqpcaaIXaGaaiilaiaaicdacaaIWaGaaGioaiaaiEdacaaMc8UaamyDaaaa@423A@

*    1u=1,66054× 10 27 kg MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaMc8UaamyDaiabg2da9iaaigdacaGGSaGaaGOnaiaaiAdacaaIWaGaaGynaiaaisdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaGOmaiaaiEdaaaGccaaMc8Uaam4AaiaadEgaaaa@4B2E@

*    Célérité de la lumière dans le vide : c=2,997925× 10 8 m. s 1 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadogacqGH9aqpcaaIYaGaaiilaiaaiMdacaaI5aGaaG4naiaaiMdacaaIYaGaaGynaiabgEna0kaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacaaI4aaaaOGaaGPaVlaad2gacaGGUaGaam4CamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaGymaaaaaaa@4A91@

 

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