Quiz: Introduction à la physique nucléaire — 14 domande

Domande e risposte dettagliate

1. Quel ordre de grandeur correspond à la puissance typique d’un petit réacteur SMR ?

Entre 1 GW et 1,6 GW
Entre 10 MW et 300 MW
Entre 300 MW et 1000 MW
Supérieure à 10 GW

Entre 10 MW et 300 MW

Spiegazione

Le cours précise qu’un SMR est envisagé avec une puissance typiquement comprise entre 10 MW et 300 MW. Les autres valeurs correspondent à des puissances trop élevées pour cette catégorie.

2. Quel projet de fusion est associé à Cadarache dans le calendrier présenté ?

France 2030
Taishan I
Flamanville 3
ITER

ITER

Spiegazione

ITER est explicitement cité comme projet de fusion situé à Cadarache. Flamanville 3 et Taishan I concernent des réacteurs de fission, pas la fusion.

3. Quelle relation relie le nombre de masse au nombre de protons et de neutrons ?

A = Z - N
N = A - Z/2
A = Z + N
Z = A + N

A = Z + N

Spiegazione

Le nombre de masse est la somme des nucléons : protons plus neutrons. C’est donc bien A = Z + N.

4. Quelle expression décrit correctement la loi de rayon nucléaire donnée dans le cours ?

R = R0 A^2
R = R0 / A^(1/3)
R = R0 A^(1/3)
R = R0 ln(A)

R = R0 A^(1/3)

Spiegazione

Le rayon nucléaire croît comme la racine cubique du nombre de masse. La loi retenue est donc R = R0 A^(1/3), avec R0 = 1,2 fm.

5. Que représente l’énergie de liaison d’un noyau ?

L’énergie cinétique moyenne des nucléons dans le noyau
L’énergie libérée quand deux noyaux légers fusionnent
L’énergie électromagnétique portée par les protons
L’énergie à fournir pour séparer le noyau en nucléons isolés

L’énergie à fournir pour séparer le noyau en nucléons isolés

Spiegazione

L’énergie de liaison est définie comme l’énergie nécessaire pour dissocier complètement le noyau en nucléons séparés. Ce n’est pas l’énergie cinétique des nucléons ni l’énergie d’une réaction de fusion.

6. Quel terme du modèle semi-empirique favorise les noyaux ayant un nombre pair de protons et de neutrons ?

Le terme de surface
Le terme de volume
Le terme d’appariement
Le terme coulombien

Le terme d’appariement

Spiegazione

Le terme d’appariement favorise les configurations avec protons et neutrons pairs. Le terme coulombien, lui, traduit surtout la répulsion entre protons.

7. Que mesure la constante de désintégration λ ?

La demi-vie exprimée en secondes
Le nombre total de noyaux présents à un instant donné
La probabilité de désintégration par unité de temps
L’activité en becquerels par kilogramme

La probabilité de désintégration par unité de temps

Spiegazione

La constante λ caractérise la probabilité de désintégration par unité de temps. La demi-vie est une grandeur différente, reliée à λ par T1/2 = ln 2 / λ.

8. Quelle relation lie la demi-vie T1/2 à la constante de désintégration λ ?

T1/2 = λ / ln 2
T1/2 = ln 2 / λ
T1/2 = 2λ
T1/2 = 1 / λ^2

T1/2 = ln 2 / λ

Spiegazione

Le cours donne directement la relation T1/2 = ln 2 / λ. Cela signifie qu’une demi-vie correspond au temps au bout duquel l’activité est divisée par deux.

9. Quelle condition doit être satisfaite pour qu’une désintégration spontanée soit possible ?

Q doit être négatif
Q doit être positif
La masse doit se conserver exactement
Q doit être nul

Q doit être positif

Spiegazione

Le cours conclut que l’énergie cinétique totale des produits doit être positive, donc Q > 0. La masse ne se conserve pas strictement : elle est convertie en énergie.

10. Dans une désintégration, quelle grandeur est conservée avec la quantité de mouvement ?

La masse au repos totale
L’énergie totale
L’énergie de liaison
Le numéro atomique seul

L’énergie totale

Spiegazione

Le mécanisme repose sur les conservations de l’énergie et de la quantité de mouvement. En revanche, la masse au repos totale n’est pas conservée : il y a un bilan de masse.

11. Que se passe-t-il lors d’une désintégration gamma ?

Le noyau passe d’un état excité à un état plus bas sans changer de nature
Un noyau lourd émet un noyau d’hélium
Le noyau se scinde en deux fragments
Un neutron se transforme en proton

Le noyau passe d’un état excité à un état plus bas sans changer de nature

Spiegazione

Une désintégration gamma correspond à l’émission d’un photon lors d’une transition entre niveaux nucléaires, sans modification de la nature du noyau. L’émission d’un noyau d’hélium correspond plutôt à une désintégration alpha.

12. Quel énoncé décrit le mieux la désintégration alpha ?

La transition entre deux niveaux excités sans émission de particule
L’émission d’un électron par un noyau léger
L’émission d’un noyau d’hélium 4 par un noyau lourd instable
La transformation d’un neutron en proton avec émission d’un antineutrino

L’émission d’un noyau d’hélium 4 par un noyau lourd instable

Spiegazione

La désintégration alpha est l’émission d’une particule alpha, c’est-à-dire un noyau d’hélium 4. Elle concerne surtout des noyaux lourds instables.

13. Que produit une désintégration bêta moins ?

Un électron et un antineutrino
Un noyau d’hélium 4
Un positon et un neutrino
Un photon gamma

Un électron et un antineutrino

Spiegazione

En bêta moins, un neutron se transforme en proton avec émission d’un électron et d’un antineutrino. Le positon et le neutrino sont associés à la bêta plus.

14. Pourquoi le spectre des électrons bêta est-il continu ?

Parce que l’énergie n’est pas conservée dans la réaction
Parce que la masse de l’électron varie pendant la désintégration
Parce que le noyau émet toujours un photon gamma en même temps
Parce qu’une partie de l’énergie est emportée par le neutrino

Parce qu’une partie de l’énergie est emportée par le neutrino

Spiegazione

Le neutrino emporte une partie de l’énergie et de la quantité de mouvement, ce qui explique la continuité du spectre bêta. Sans lui, on attendrait des électrons monocinétiques et une apparente violation de l’énergie.

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Réacteur EPR — définition ?

Modèle de réacteur nucléaire de génération avancée.

SMR — puissance typique ?

Entre 10 MW et 300 MW.

Génération IV — caractéristiques ?

Neutrons rapides, surgénération, incinération.

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