On s'intéresse à l'une des réactions nucléaires mises à profit dans les centrales nucléaires.
La réaction nucléaire est provoquée lorsque l'on bombarde un noyau cible d'uranium 235 par un neutron. Il se forme alors un noyau de strontium \ce{Sr} et un noyau inconnu \ce{X}. Son équation, incomplète, est la suivante :
_{0}^{1}n + _{92}^{235}U \ce{->} _{38}^{94}Sr^{*} + _{Z}^{A}X^{*} + 3 _{0}^{1}n
À quelle catégorie de réactions nucléaires appartient cette réaction ?
On reconnaît une réaction de fission au cours de laquelle un noyau lourd donne, après impact avec un neutron, deux noyaux plus légers.
Quels sont le numéro atomique Z et le nombre de masse A du noyau X produit ?
D'après les lois de conservation de Soddy :
- Le numéro atomique (ou nombre de charge) doit être conservé. Ainsi, on a : 0+92 = 38 + Z + 3 \times 0, soit : Z = 92 -38 = 54 ;
- Le nombre de masse doit être conservé. Ainsi, on a : 1+235 = 94 + A + 3 \times 1, soit : A = 235+1-94-3\times 1 = 139.
Le noyau inconnu X est donc caractérisé par le numéro atomique Z =54 et par le nombre de masse A = 139.
Par déduction, de quel élément chimique s'agit-il ?
Donnée : La classification périodique des éléments chimiques :
Classification périodique des éléments chimiques
L'élément chimique inconnu X est caractérisé par son numéro atomique Z=54 et, dans la classification périodique, les éléments chimiques sont rangés par ordre croissant de leur numéro atomique. On repère alors celui qui a un numéro atomique de 54 : il s'agit du xénon (\ce{Xe}).
Cette réaction nucléaire est-elle spontanée ou artificielle ?
Cette réaction nucléaire est artificielle car elle nécessite qu'on bombarde le noyau père d'uranium avec un neutron.
Comment expliquer que cette réaction puisse se produire en chaîne ?
Cette réaction peut se produire en chaîne car elle produit trois neutrons qui vont pouvoir impacter d'autres noyaux d'uranium et déclencher trois autres réactions de fission, ce processus se répétant.