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Centrales nucléaires + E=mc2




  1. #1
    mutante

    Centrales nucléaires + E=mc2

    Bonjour à tous...

    Les centrales nucléaires, est-ce qu'ils produisent leur énergies suivant la formule E=mc2? Si j'ai bien compris, ils produisent de l'énergie en envoyant des neutrons à de l'uranium, l'uranium qui dégage de l'énergie en se divisant à cause des neutrons...?

    Est-ce bien cela?

    Merci d'avance pour vos réponses...

    -----

    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

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  3. #2
    invité576543
    Invité

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Bonjour,

    Citation Envoyé par mutante
    Les centrales nucléaires, est-ce qu'ils produisent leur énergies suivant la formule E=mc2?
    On ne produit jamais d'énergie "suivant la formule E=mc²". Cette formule indique juste une relation entre masse et énergie. Ce qu'on appelle "production" d'énergie n'est qu'une transformation d'une forme d'énergie en une autre. Si un système se transforme et irradie de l'énergie, sous forme de rayonnement ou de chaleur passée à un autre système, le système initial perd cette énergie. E=mc² dit alors que ce système est devenu plus léger. C'est vrai pour toute perte d'énergie, qu'elle soit d'orgine nucléaire ou simplement chimique (comme la combustion).

    Si j'ai bien compris, ils produisent de l'énergie en envoyant des neutrons à de l'uranium, l'uranium qui dégage de l'énergie en se divisant à cause des neutrons...?
    L'énergie "nucléaire" est une énergie qui vient, comme son nim l'indique, du noyau. Le noyau d'uranium, comme tout les noyau plus lourd que le fer, est "déséquilibré". Dans certaines conditions ses composants (protons et neutrons) peuvent trouver une disposition plus équilibrée, en se combinant en deux noyaux plus petits, et en irradiant de l'énergie (sous forme de radiation et de mouvement, les deux se retrouvant sous forme de chaleur) et des neutrons.

    Mais le noyau ne se casse pas de lui-même. Un peu comme un parallélépipède posé sur une face de plus petite surface n'est pas à son meilleur équilibre, mais ne "tombe" pas de lui-même. L'absorption d'un neutron fournit le "choc" qui entraîne la "chute", la fission du noyau. Comme la fission d'un atome d'uranium produit des neutrons, cela déclenche d'autres fissions, ce qui entretient la réaction dans le réacteur...

    Cordialement,

  4. #3
    Penangol

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Si tu veux un peu plus de détails ...
    L'uranium 235 capte le neutron. Il est alors totalement instable, et "vibre", avant d'imploser. Il donne alors naissance à des noyaux fils, et à des neutrons libres, susceptibles de déclencher une réaction en chaine.

    Mais ou intervient E=mc² ?
    En fait, si tu fais la somme Noyau père + neutron d'une part, et la somme Nouyaux fils + neutrons libérés (on va négliger l'énergie cinétique pour faire simple), tu t'apperçois d'une chose : La masse après la réaction est plus importante qu'avant. La différence, Delta M (DM), est le défaut de masse.
    L'énergie libérée lors de la fission d'un noyau est égale à DM*c² !

    Penangol, qui espère pas dire trop de *paquerette* ^^
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon


  5. #4
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Merci de vos réponses

    J'ai encore quelques questions...

    Dans la formule E=mc2, quelles sont les unités des variables? (Par exemple, E, est-ce en Joule? et m, est-ce en kg? et c, est-ce en m/s ou km/h?)
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  6. #5
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    J'ai aussi une autre question...

    Si au lieu de prendre de l'uranium, on prenait une autre atome qui lui, est plutôt stable (par exemple l'oxygène), et que on le bombardait de neutron, est-ce qu'il se diviserait?

    Si oui, produirait-il de l'énergie ou absorberait-il l'énergie?
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    j.g

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Cela ne marcherai pas car l'atome d'oxygène est trop stable
    Je crois que l'on peut prendre que les isotopes d'élément transuraniens et l'uranium

    Moi, je dirai que pour les unités on utillise:
    Pour m on prend "g"
    pour c on prend "m/s"

  9. #7
    Coincoin

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Salut,
    Pour les unités, il faut prendre des unité cohérentes entre elles. Dans le système international, l'unité d'énergie est le joule, l'unité de masse le kilogramme et l'unité de vitesse le mètre par seconde. Mais tu peux très bien prendre un autre système
    Encore une victoire de Canard !

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  11. #8
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Citation Envoyé par j.g
    Cela ne marcherais pas car l'atome d'oxygène est trop stable
    C'est ça que j'avais pensé à première réflexion aussi, mais j'avais déjà entendu dire (je ne me rapelle plus qui me l'avais dit alors je ne sais pas si ma source est fiable ou non) que lorsqu'un élément stable est bombardé de façon très intense de neutron, il peut intégrer un neutron dans son noyau pour devenir un isotope... ...mais premièrement, je ne sais pas si ce qu'il ou qu'elle avait dit est vrai ou non, et deuxièmement, je ne sais pas si le noyau se diviserait ou non...
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  12. #9
    Alpha Gamma

    Arrow Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    J'ai fait un TPE là-dessus si tu veux d'autres renseignement (pas trop aprofondi non plus mais tout de même) préviens-moi !

    Sinon pour ta dernière question je ne sais pas ...
    Ce qui est inné chez l'Homme, c'est sa capacité à engranger de l'acquis...

  13. #10
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Citation Envoyé par Alpha Gamma
    J'ai fait un TPE là-dessus
    Sur E=mc2 ou sur les centrales nucléaires? (Car mes questions dépendent du sujet )
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  14. #11
    Gilgamesh

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Citation Envoyé par mutante
    C'est ça que j'avais pensé à première réflexion aussi, mais j'avais déjà entendu dire (je ne me rapelle plus qui me l'avais dit alors je ne sais pas si ma source est fiable ou non) que lorsqu'un élément stable est bombardé de façon très intense de neutron, il peut intégrer un neutron dans son noyau pour devenir un isotope...
    C'est ça.

    Par exemple, les protons des rayons cosmiques engendrent une cascade de réactions dont certaines produisent des neutrons qui après ralentissement jusqu'à vitesse "ambiante" (thermalisation) réagissent avec l'azote 14 pour former du carbone 14

    14N + n ----> 14C + p

    Le bombardement n'est pas forcément "très intense" tout est question de section efficace, c'est à dire de probabilité de réaction quand un neutron passe près d'un noyau.

    ...mais premièrement, je ne sais pas si ce qu'il ou qu'elle avait dit est vrai ou non, et deuxièmement, je ne sais pas si le noyau se diviserait ou non...

    Parfois l'isotope produit est stable (azote 15, carbone 13, oxygène 18 par exemple). Quand il ne l'est pas en général tu as une désintégration bêta moins. L'excès de neutron qui destabilise le noyau se traduit par l'évacuation d'un électron et d'un antineutrinos avec augmentation d'une unité du nombre de proton dans le noyau. Dans le cas inverse (excès de proton) tu as généralement un désintégrateur bêta plus (évacuation d'un positon ou, cas particulier, absorption d'un électron). Ils sont plus rares dans la mesure où l'absorption d'un proton est plus compliqué a cause de la nécessité de franchir la barrière coulombienne (le proton chargé (+) est puissament dévié en approchant du noyau multiplement chargé (+)).

    La fission (en 2 noyau fils de masses comparables) c'est particulier car c'est une radiactivité "induite" et ça concerne plutôt les gros patapouf du côté de l'uranium. Nativement c'est parmis eux que tu trouveras les désintégrateurs alpha (explusion de 2p+2n, soit un noyau d'helium 4).

    a+

  15. #12
    Penangol

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    En fait, moi aussi j'avais fais un TPE sur le sujet (les cqs des radiations dues aux produits d'une fission nucléaire ^^)

    Tu as différentes causes de fission d'un noyau.
    Tu as le simple bombardement, qui rend le noyau soudainement instable, et cause son implosion.
    Après, tu as des desintégrations moins violente, si on peut parler comme ça.
    La désintégration Alpha touche les noyaux les plus lourds. Il s'agit de l'émission d'une particule Alpha (2 protons 2 neutrons, comme le noyau d'Helium 2)
    La désintégration Béta existe sous deux versions : la plus et la moins.
    Béta moins => un neutron se désintègre en proton + electron + antineutrino
    Béta plus => un proton se désintègre en neutron + positon + neutrino
    C'est en général la désintégration Béta moins que l'on observe après le bombardement par des neutrons d'un noyau.
    La répartition de ces désintégration est donnée par la courbe de Segré, que tu dois pouvoir trouver sur Google.

    Pour ce qui est de la fission des autre noyaux ...
    En fait, l'énergie dégagé dépend de la différence entre les rapports Energie de liaison / nb de nucléons des noyaux fils et du noyau père.
    Le fer 56 possède le rapport le plus élevé.
    le diagramme El / N en fonction de Z s'appelle courbe d'Aston. Elle est aussi trouvable sur Google.
    Pour faire simple, à droite de fer 56, c'est la fission qui peut rapporter de l'énergie. Plus ou moins, selon que les noyaux sont fissiles ou non. A gauche de fer 56 (éléments plus légers), tu obtiens de l'énergie par fusion nucléaire.
    Je pense que tu faire fusionner des noyaux lourds, ou fissionner des noyaux légers. Mais ça va te demande beaucoup d'énergie, sans en rendre, et donner des trucs instables ...
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  16. #13
    Penangol

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Diagramme de Segré
    et
    courbe d'Aston

    et lors de la désintégration Alpha ou Béta, le noyau ne se divise pas comme lors d'une fission par absorbtion de neutron.
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  17. #14
    Alpha Gamma

    Arrow Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Penangol a bien résumé ce qu'est la fission nucléaire ... Mon TPE portait sur la bombe nucleaire (en partant de la radioactivité et de la fission pour arriver à la bombe A et de le fusion pour la bombe thermonucléaire...)

    Citation Envoyé par Penangol
    (2 protons 2 neutrons, comme le noyau d'Helium 2)

    Attention par contre c'est de l'Helium 4 (2 protons + 2 neutrons = 4 )


    Par contre le numéro atomique est 2 ...
    Ce qui est inné chez l'Homme, c'est sa capacité à engranger de l'acquis...

  18. #15
    Luigi the killer

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Bonjour à tous. j'ai lu votre discution et je suis heureux de constater que vous êtes tous assez bon dans le sujet. Je suis tres interessé par les bombes (surtout nucléaires) et je compte en faire mon métier. Pour en venir au fait, j'ai un travail a faire en physique sur la bombe atomique (théme choisi). J'ai déjà rendu mon travail pour une précorrection (il m'avait l'air nickel) mais mon prof ma dit que c'était pas assez physique.
    ==>D'où vient l'énergie?
    ==>Explique en profondeur!
    Mon prof c 1 fou (il est trop fort).
    Je serais heureux que vous m'aidiez et je remarquer que ALPHA GAMMA avait déjà fait un travail la dessus(pourrait-tu peut être m'aider?)
    Mon travail est a rendre dans 2 semaines. HELP! ! !
    Merci d'avance.

  19. #16
    j.g

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    L'énergie vient des liaison entre les nucléons qui disparaisse lors de la fission nucléaire
    L'énergie dégagé par la fusion est 4fois plus importantes que celle de la fusion.
    Mais lorsque tu parle de bombe atomique,tu parle de la bombe A ou H,ou les deux?

  20. #17
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Jusqu'à présent, nous avons parlé de fission nucléaire mais, qu'est-ce donc que la fusion nucléaire? Est-ce deux atomes qui se fusionnent pour devenir qu'un seul atome?

    Et est-ce que la fusion crée de l'énergie ou elle absorbe plutôt celle-ci?

    Citation Envoyé par j.g
    L'énergie dégagé par la fusion est 4fois plus importantes que celle de la fusion.
    Est-ce que tu voulais remplacer un des termes "fusion" par fission? Sinon, je ne vois pas ce tu veux dire...
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  21. #18
    BioBen

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Est-ce deux atomes qui se fusionnent pour devenir qu'un seul atome?
    Ouep,
    grosso modo tu prends deux petits atomes que tu fais fusionner (grace à une température très très elevée) qui s'unissent pour un faire un plus gros + un neutron.

    Et est-ce que la fusion crée de l'énergie ou elle absorbe plutôt celle-ci?
    Elle est créé, tout plein d'ailleurs
    La fusion c'est que tu as au coeur des étoiles et c'es tce qu'on tente de faire à ITER parce que ca aurait tout plein d'avantages :
    *On a de l'H en grosse quantités
    *C'est bcp moins risqué que la fission nuclaire (qu'on utilise actuellement)
    *y'a bcp bcp moins de produits radioactifs et surtout ils ont une 1/2 vie plus courtes (de l'ordre de la centaine d'année je crois).

    Le big big c'est qu'il faut des températures gigantesque (genre 100 millions de degrés) et ca pourrait créer plein de turbulences dans le plasma qu'on voudrait utiliser.

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_nucl%C3%A9aire
    http://www.astrosurf.org/lombry/quan...on-fusion3.htm

  22. #19
    j.g

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    J'ai fait une petite gaffe:
    Je voulais ecrire:
    L'énergie dégagé par la fusion est 4fois plus importantes que celle de la fission.
    Les plus gros noyaux qui peuvent fusionner sont les noyaux d'oxygène qui fusionne en Fer 56
    Mais cela ne se passe que dans les super géantes rouges avec plusieurs milliards de degrés
    Avec Iter nous faison cela avec du deutérium et du tritium(isotopes de l'hydrogène)qui est beaucoup plus léger que l'Oxygène et donc la chaleur utillisée est moins important.

  23. #20
    Penangol

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Ni la fusion ni la fission ne créent d'énergie en elle meme.
    L'énergie produite vient de la différence de masse entre noyau(x) père(s) et noyau(x) fils. Je crois avoir lu que l'explosion de Nagazaki correspond à la disparition d'un gramme de matière, grosso modo ...
    Fissioner des noyaux légers ne rapporte pas d'énergie, mais en coute. De la meme manière, faire fusionner 2 noyaux lourds ne fait que couter de l'énergie.
    Il s'agit donc de déterminer quels noyaux penvent approter dans l'énergie lors de quelle réaction. Pour cela, on se sert du rapport El/A (énergie de liaison par nucléon). Avant le fer 56, c'est la fusion qui produit de l'énergie. C'est la fission après. Tout cela est donné par la courbe d'Aston (voir mon post précédent pour le lien)

    Lors d'une réaction de fission nucléaire, on utilise des noyaux fissibles particuliers : les noyaux fissiles. Je ne sais pas si vous avez cherché dans ce domaine, mais c'est assez interessant.
    Enfin, pour déclencher une bombe à fusion (bombe H), on se sert en général d'une réaction de fission pour créer les conditions nécessaires au lancement de la réaction.
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  24. #21
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Ahhh mais je comprend maintenant... ...au début, je ne savais pas ce que c'était le (A) et le (El/A) alors je comprenais pas le graphique, mais maintenant je vois...

    Enfin, pour déclencher une bombe à fusion (bombe H), on se sert en général d'une réaction de fission pour créer les conditions nécessaires au lancement de la réaction.
    Mais qu'est-ce donc les conditions necéssaires pour déclencher une fusion?

    Il me semble qu'une fission libère un ou des neutrons, est-ce que la fusion en a besoin de neutrons?
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  25. #22
    j.g

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    La fission permet d'amener la chaleur nécessaire pour produire la fusion
    la fusion ne produit de radioactivité

    La fusion n'a pas besoin de neutrons pour se produire

  26. #23
    Narduccio

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Citation Envoyé par j.g
    la fusion ne produit de radioactivité
    Tous les atomes existants à l'heure actuelle dans l'univers ayant été produits originellement grâce à des réactions impliquant la fusion, il semble bien que la fusion produit des noyaux radioactifs.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  27. #24
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Citation Envoyé par j.g
    La fission permet d'amener la chaleur nécessaire pour produire la fusion
    Mais à part la chaleur nécessaire, de quelle autre conditions avons-nous besoin? Ex: Vitesse, ou autre?
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  28. #25
    Penangol

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Deux forces s'opposent au niveau du noyau.
    La force eletromagnétique fait se repousser les protons, tous chargés postivivement.
    La force nucléaire forte est la force qui assure la cohésion du noyau. Elle s'exerce à une très petite echelle (10^-15 m)
    Pour faire fusionner des noyaux, il faut rapprocher les suffisament, pour faire simple, il faut les soumettre à une force superieure à la répulsion electromagnétique. Dans les étoiles, c'est l'attraction gravitationnelle qui s'en charge, de ce que j'en ai compris.
    Les conditions nécessaires à la fusion sont donc des conditions qui permettent de "vaincre" la force électromagnétique
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  29. #26
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Citation Envoyé par Penangol
    Pour faire fusionner des noyaux, il faut rapprocher les suffisament, pour faire simple, il faut les soumettre à une force superieure à la répulsion electromagnétique. Dans les étoiles, c'est l'attraction gravitationnelle qui s'en charge, de ce que j'en ai compris.
    Les conditions nécessaires à la fusion sont donc des conditions qui permettent de "vaincre" la force électromagnétique
    Chill... ...mais savez-vous quelles sont les conditions qui nous permettent de vaincre cette force électromagnétique?

    (PS:J'espère que je ne vous dérange pas trop avec mes questions... ...mais je suis trop curieuse...)
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

  30. #27
    Penangol

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    1°) Rassures toi, tu ne déranges personne avec une question, quelle qu'elle soit : c'est le but d'un forum, non ?
    2°) Je ne peux pas t'assurer à 100% de la véracité de ce que je dis. J'essais de t'expliquer ce que j'ai compris et qui me semble cohérent. Après, il vaudrait mieux que quelqu'un de mieux placé que moi rejette un oeil dessus
    3°) Je ne peux pas vraiment t'aider sur les conditions précises. Je peux par contre te passer la courbe qui représente la barrière coulombienne
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  31. #28
    BioBen

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    mais savez-vous quelles sont les conditions qui nous permettent de vaincre cette force électromagnétique ?
    Des elements de réponse ici :

    http://calys.obspm.fr/~sicardy/ensei...positive11.jpg
    http://calys.obspm.fr/~sicardy/ensei...positive12.jpg
    http://calys.obspm.fr/~sicardy/ensei...positive13.jpg

    Après suffit d'atteindre a température sur la diapo 13 (approximativement pour une étoile)
    Dernière modification par BioBen ; 31/01/2006 à 10h06.

  32. #29
    mutante

    Re : Centrales nucléaires + E=mc2

    Wow, bien pour l'instant, je ne comprend pas grand chose des sites que vous m'avez donné car je n'ai pas encore les connaissances nécessaires (les unités surtout que je ne sais pas ce qu'ils représentent)...

    Mais je vous remercie tout de même à tous de m'avoir aidé...

    là, je vais essayer de comprendre les unités...
    Life is pleasant. Death is peaceful. It's the transition that's troublesome.-Isaac Asimov

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