L’énergie nucléaire - 3ème - Séquence complète

Séquence complète pour la 3ème en Physique-chimie sur : L’énergie nucléaire

Thème 3 : L’énergie et ses conversions
Module 6-L’énergie

Chapitre 4 – L’énergie nucléaire

➔ Cours pour la 3ème : L’énergie nucléaire

I- Transformations nucléaires

Activité documentaire : Quelles caractéristiques possèdent les transformations du noyau atomique ?

L’énergie nucléaire est l’énergie qui est disponible dans le noyau d’un atome.
Certaines réactions nucléaires sont naturelles et d’autres peuvent être provoquées.
Les réactions nucléaires qui sont provoquées dans les réacteurs des centrales nucléaires sont appelées réactions de fission. Sous l’action de l’impact de neutrons, les noyaux d’atomes sont brisés en noyaux plus petits.
Les réactions nucléaires naturelles qui ont lieu sans le cœur des étoiles sont appelées réactions de fusion. Des noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd.
Ces réactions sont des transformations (ou réactions) nucléaires: le nombre de nucléons se conserve.
Ces transformations des noyaux atomiques s’accompagnent d’un grand dégagement d’énergie.

II- Utilisation de l’énergie nucléaire

Activité documentaire : Comment est utilisée l’énergie nucléaire dans les centrales ?

La majorité de l’énergie électrique française est produite dans les centrales nucléaires (environ 80%).
Les centrales nucléaires utilisent comme source d’énergie essentiellement de l’uranium. L’énergie nucléaire produite par la fission est convertie en énergie thermique qui permet de transformer de l’eau en vapeur afin de faire tourner (énergie mécanique) des turbines reliées à des alternateurs. Ces derniers convertissent alors cette énergie mécanique en énergie électrique.
Une centrale nucléaire rejette peu de gaz toxiques dans l’atmosphère mais produit des déchets radioactifs présentant un risque pour la santé en cas d’exposition à fortes doses, ou de longue durée : il faut donc éviter de les stocker pendant de très nombreuses années.

➔ Exercices avec les corrections pour la 3ème : L’énergie nucléaire

Exercice 01 :

L’énergie nucléaire est …………………………………………
Certaines réactions nucléaires sont …………………………… et d’autres …………………………..
Dans les réacteurs des centrales nucléaires ont lieu des réactions nucléaires provoquées appelées réactions de ………………..
Sous l’action de l’impact de neutrons, les noyaux d’atomes sont ……… en noyaux plus ……………
Dans le cœur des étoiles ont lieu des réactions nucléaires naturelles appelées réactions de ………….. Des noyaux légers ……………………. pour former un noyau plus …………….
Ces réactions sont des transformations …………… : le nombre de nucléons se …………….…..
Ces transformations des noyaux atomiques s’accompagnent d’un grand …………………………..
Les centrales nucléaires utilisent comme source d’énergie essentiellement de …………………….

Exercice 02 :

La réaction entre un atome de tritium (³H) et un atome de deutérium (²H) forme un atome d’hélium (⁴He) et un neutron (¹n).

Ecrire l’équation de réaction de cette fusion.
Comment se nomme une telle réaction ?
La conservation des nucléons est-elle respectée ?

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 3ème : Comment est utilisée l’énergie nucléaire dans les centrales ?

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Passer d’une forme de langage à une autre

D4 : Pratiquer des démarches scientifiques
• Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observation

Connaissances et compétences associées
Chaîne énergétique

Prérequis : Transformations nucléaires / Conversions d’énergie

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 3ème : Quelles caractéristiques possèdent les transformations du noyau atomique ?

Descriptif : Dans cette activité, les élèves découvrent les réactions de fission et de fusion nucléaire.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Passer d’une forme de langage à une autre
D4 : Pratiquer des démarches scientifiques
• Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observation

Connaissances et compétences associées
Énergie nucléaire / fission / fusion

Prérequis : Structure de l’atome

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

Doc 1. Réaction de fission

Un réacteur nucléaire est composé d’atomes d’Uranium 235 que l’on appelle le combustible fissile. Sous l’impact d’un neutron, un noyau d’Uranium (²³⁵U) se brise en noyaux d’autres atomes plus petits, par exemple le xénon 140 (140Xe) et le strontium 94 (94Sr) et libère également deux neutrons : c’est la réaction de fission. Elle dégage énormément d’énergie mais les Physiciens contrôlent cette réaction.

Doc 2. Réaction de fusion

C’est au cœur des étoiles que cette réaction a lieu. A haute température, les noyaux légers comme les différents noyaux d’Hydrogène (hydrogène H, deutérium ²H et tritium ³H : ce sont des isotopes) sont capables de s’assembler (fusionner) pour former un noyau plus lourd comme l’Hélium. Cette réaction libère également beaucoup d’énergie mais davantage que la réaction de fission.

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