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Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?

Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?. Intro : les centrales électriques. Les centrales électriques. Induction électromagnétique. Les centrales électriques. Les centrales électriques. Les centrales électriques. Les centrales électriques.

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Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?

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Presentation Transcript

  1. Quel est le principe de fonctionnement des centrales nucléaires ?

  2. Intro : les centrales électriques

  3. Les centrales électriques • Induction électromagnétique

  4. Les centrales électriques

  5. Les centrales électriques

  6. Les centrales électriques

  7. Les centrales électriques • Induction électromagnétique • Rotor / Stator • Pour faire bouillir de l’eau : depuis le rotor jusqu’à la cuisine

  8. I) Fission ou fusion ?

  9. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Site futura-sciences.com

  10. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Site iter.org

  11. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Site nobelprize.org

  12. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) a)Comment écrire et équilibrer une équation de fusion nucléaire? Deutérium (21H) et Tritium (31H) donnant Hélium 4 est un processus courant. Comment écrire l’équation ?

  13. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) a)Comment écrire et équilibrer une équation de fusion nucléaire? 21H+31H42He+AZX Comment trouver la nature de la particule X ?

  14. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) -Conservation de la charge électrique : 1+1=2+Z donc Z = 0.

  15. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) -Conservation de la charge électrique : 1+1=2+Z donc Z = 0. -Conservation du nombre de nucléons : 2+3=4+A donc A =1 (Lois de Soddy)

  16. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) -Conservation de la charge électrique : 1+1=2+Z donc Z = 0. -Conservation du nombre de nucléons : 2+3=4+A donc A =1 (ce sont les Lois de Soddy) -D’oùl’équation : 21H+31H42He+10n

  17. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3T + 3T 4He + x 10n, trouver x.

  18. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3T + 3T 4He + x 10n, trouver x. Conservation du nombre de nucléons : 3+3=4+x donne x = 2

  19. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3T + 3T 4He + x 10n, trouver x. Conservation du nombre de nucléons : 3+3=4+x donne x = 2 • Vérifions la conservation de la charge électrique : 1+1=2+0, c’est bon.

  20. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3T + 3T 4He + x 10n, trouver x. Conservation du nombre de nucléons : 3+3=4+x donne x = 2 • Vérifions la conservation de la charge électrique : 1+1=2+0, c’est bon. 3T + 3T 4He + 2 10n

  21. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3He  +  6Li    2 4He  + AZX, trouver A, Z et X.

  22. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3He  +  6Li    2 4He  + AZX, trouver A, Z et X. Conservation de A : 3+6=2.4+A donne A = 1

  23. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3He  +  6Li    2 4He  + AZX, trouver A, Z et X. Conservation de A : 3+6=2.4+A donne A = 1 • Conservation de Z : 2+3=2.2+Z, donne Z = 1.

  24. I) Fission ou fusion ? • ITER : les centrales du futur (fusion) Exercice : 3He  +  6Li    2 4He  + AZX, trouver A, Z et X. Conservation de A : 3+6=2.4+A donne A = 1 • Conservation de Z : 2+3=2.2+Z, donne Z = 1. 3He  +  6Li    2 4He  + 11p

  25. I) Fission ou fusion ? b)Comment calculer l’énergie libérée lors d’une fusion ? Elibérée = (masse avant-masse après).c2. Masses exprimées en kg, c (célérité de la lumière dans le vide) en m.s-1 et E en J.

  26. I) Fission ou fusion ? b)Comment calculer l’énergie libérée lors d’une fusion ? Elibérée = (masse avant-masse après).c2. Exemple : la fusion deutérium-tritium Elibérée = (2,01355 + 3,01605 – 4.00260– 1,00866). 1,660538.10-27.(299792458)2 =2,74.10-12J = 17 MeV.

  27. I) Fission ou fusion ? b)Comment calculer l’énergie libérée lors d’une fusion ? Exercice Calculer l’énergie libérée dans la réaction de fusion suivante : 2.32He 42He+2.11p sachant que la masse de l’hélium 3 vaut 3,01603 u et que celle du proton vaut 1,00728 u.

  28. I) Fission ou fusion ? Elibérée = [2.m(32He)-m(42He)-2.m(p)].c²

  29. I) Fission ou fusion ? Elibérée = [2.m(32He)-m(42He)-2.m(p)].c² Elibérée = [2. 3,01603 – 4,00260 -2. 1,00728 ]. 1,660538.10-27.(299792458)²

  30. I) Fission ou fusion ? Elibérée = [2.m(32He)-m(42He)-2.m(p)].c² Elibérée = [2. 3,01603 – 4,00260 -2. 1,00728 ]. 1,660538.10-27.(299792458)² Elibérée = 2,22.10-12 J

  31. I) Fission ou fusion ? Elibérée = [2.m(32He)-m(42He)-2.m(p)].c² Elibérée = [2. 3,01603 – 4,00260 -2. 1,00728 ]. 1,660538.10-27.(299792458)² Elibérée = 2,22.10-12 J Elibérée = 14 MeV

  32. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien • Un isotope fissile possède la propriété suivante :

  33. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien

  34. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien

  35. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien • L’isotope 238 de l’uranium, le plus courant (99,27 %), n’est pas fissile. • L’isotope 235, lui, est fissile (moins de 1 % de l’uranium terrestre). • Nécessité d’enrichir les minerais par centrifugation (A différents donc masses différentes).

  36. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien 23592U+10nAZX+8534Se+510n Trouver A, Z et X

  37. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien 23592U+10nAZX+8534Se+510n Conservation du nombre de nucléons A : 235+1=A+85+5, A=146

  38. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien 23592U+10nAZX+8534Se+510n Conservation A : 235+1=A+85+5, A=146 Conservation Z : 92+0=Z+34+0, Z=58

  39. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien 23592U+10nAZX+8534Se+510n Conservation A : 235+1=A+85+5, A=146 Conservation Z : 92+0=Z+34+0, Z=58 23592U+10n14658Ce+8534Se+510n

  40. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien Calculer l’énergie libérée par : 23592U+10n14658Ce+8534Se+510n • m(235U)=234,9934 u, m(X)=145,8782 u, m(85Se)=84,9033 u

  41. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien Calculer l’énergie libérée par : 23592U+10n14658Ce+8534Se+510n • m(235U)=234,9934 u, m(X)=145,8782 u, m(85Se)=84,9033 u • Elib=[m(23592U)+m(n)-m(14658Ce)-m(8534Se)-5.m(n)].c²

  42. I) Fission ou fusion ? 2) Fission : le quotidien Calculer l’énergie libérée par : 23592U+10n14658Ce+8534Se+510n • m(235U)=234,9934 u, m(X)=145,8782 u, m(85Se)=84,9033 u • Elib=[m(23592U)+m(n)-m(14658Ce)-m(8534Se)-5.m(n)].c² Elib≈ 180MeV

  43. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?

  44. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ? Fusion et fission sont des processus qui sont opposés. Pourquoi en retire-t-on, dans chaque cas, de l’énergie ?

  45. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?

  46. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ?

  47. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ? Fusion Fission

  48. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ? • Comment calculer l’énergie de liaison ? L’énergie de liaison est l’énergie à fournir pour séparer un noyau en ses constituants. C’est aussi l’énergie que l’on récupère lors de la formation d’un noyau : pour un noyau AZX, l’équation de formation est Z.p + (A-Z).n  AZX

  49. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ? • Comment calculer l’énergie de liaison ? Donc l’énergie libérée par cette réaction s’écrit : El = (Z.mp + (A-Z).mn – mX).c².

  50. II) Pourquoi obtient-on toujours de l’énergie ? • Comment calculer l’énergie de liaison ? Exemple de détermination d’une énergie de liaison : El(12353I) = [53 mp + 70 mn – m(12353I)]c2 = 1039 MeV, soit pour l’énergie de liaison par nucléon : 1039/123 = 8,45 MeV/nucléon.

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