QCM : Fission et fusion nucléaires — 18 questions

Explication

La courbe d’Aston donne l’énergie de liaison nucléaire par nucléon, notée $B/A$, en fonction de $A$. La vallée de stabilité désigne plutôt une zone de noyaux stables et ne constitue pas la grandeur représentée par cette courbe.

Explication

La fusion de noyaux légers demande un apport d’énergie, alors que la fission de noyaux lourds libère de l’énergie de liaison. La fission forme en outre des noyaux plus petits, et non des noyaux plus lourds.

Explication

Dans l’exemple considéré, l’uranium 235 bombardé par des neutrons se scinde en krypton 92 et baryum 141, avec libération de trois neutrons. Le deutérium et l’hélium correspondent à une description de fusion, pas à cette fission.

Explication

Le défaut de masse produit des photons, associés à de la chaleur, ainsi que de l’énergie cinétique communiquée aux neutrons. Les neutrons contribuent surtout à la poursuite de la réaction en chaîne plutôt qu’à constituer à eux seuls une forme de l’énergie libérée.

Explication

La fission chauffe un fluide caloporteur, ce qui permet de produire de la vapeur entraînant une turbine reliée à un alternateur. La fission libère d’abord de la chaleur : elle ne produit pas directement le courant électrique.

Explication

Les barres de combustible fournissent l’uranium, les barres modératrices ralentissent les neutrons et les barres piégeuses en absorbent afin de réguler la puissance. Attribuer l’uranium aux barres modératrices ou faire accélérer les neutrons par les barres piégeuses inverse leurs fonctions.

Explication

La fission de l’uranium 235 engendre un mélange de nombreux isotopes, parmi lesquels les radionucléides médicaux recherchés doivent être isolés. L’idée d’une production directe d’un radionucléide pur ne correspond donc pas au fonctionnement du réacteur.

Explication

L’iode 131 est employé en radiothérapie métabolique des cancers de la thyroïde. Le xénon 133 sert à la scintigraphie pulmonaire, tandis que le molybdène 99 est le père du technétium 99m utilisé en scintigraphie.

Explication

NRU au Canada représente la part la plus importante parmi les sites mentionnés, avec environ 45 % de la production mondiale. HFR contribue à environ 31 %, tandis qu’Osiris à Saclay représente environ 7 %.

Explication

L’explosion de l’amorce rapproche une cible et un projectile d’uranium 235 pour former une configuration supercritique. Cette configuration permet à la réaction de fission en chaîne de se développer jusqu’à la consommation de l’uranium.

Explication

Little Boy contenait 64 kg d’uranium 235 et développait une puissance équivalente à 13 kilotonnes de TNT. La masse et la puissance sont donc exprimées avec des unités différentes, respectivement le kilogramme et la kilotonne de TNT.

Explication

Cette température très élevée disperse les électrons et donne aux noyaux assez d’énergie pour surmonter leur répulsion électromagnétique. La température indiquée pour les étoiles ne doit pas être confondue avec celle d’ITER, qui est d’environ $150 \times 10^6\ \text{°C}$.

Explication

La fusion forme un noyau d’hélium composé de deux protons et de deux neutrons, éjecte un neutron supplémentaire et libère une grande quantité d’énergie électromagnétique. La production de deux noyaux plus petits et de trois neutrons correspond à l’exemple de fission de l’uranium, pas à cette fusion.

Explication

ITER est un réacteur expérimental multinational en construction à Cadarache, dans le sud de la France, et sa mise en service est prévue autour de 2035. Saclay, Grenoble et Marseille ne correspondent pas au site indiqué.

Explication

Dans ITER, les noyaux de deutérium et de tritium sont accélérés à plus de 1000 km par seconde, tandis que le plasma atteint $150 \times 10^6$ °C et reste suspendu grâce au confinement magnétique de type tokamak. La valeur de $15 \times 10^6$ °C correspond à la température intérieure des étoiles indiquée, et non au plasma d’ITER.

Explication

Un gramme du mélange deutérium-tritium pourrait fournir la même énergie que 9 tonnes de pétrole. L’unité pertinente est la tonne de pétrole, et non le kilogramme ou une quantité de tonnes différente.

Explication

La fusion contrôlée présente un meilleur contrôle de la réaction et peut s’arrêter automatiquement en cas de problème, alors que la fission a tendance à s’emballer. Les autres propositions inversent cette distinction ou introduisent des caractéristiques qui ne sont pas indiquées.

Explication

La fusion étudiée est présentée comme produisant des particules alpha à demi-vie plus courte et comme pouvant réduire les déchets nucléaires associés à l’uranium. Les déchets liés à l’uranium concernent la fission, tandis que l’énoncé ne conclut ni à une suppression de toute radioactivité ni à une transformation directe des déchets en combustible.