Oui
Radioactivité et nucléaire
Sujet Bac Corrigé - Combustible MOX - Amérique du Nord 2025 Jour 2 - Ex 2 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2025
Terminale spécialité
☢️ Recycler le plutonium pour réduire les déchets radioactifs : c'est le principe du combustible MOX, au cœur de l'exercice 2 du bac 2025 de physique-chimie en Amérique du Nord (jour 2), sur 5 points.
- Le noyau : composition de l'uranium 235, isotopes, demi-vie comparée à l'âge de la Terre.
- Les réactions nucléaires : fission en chaîne, capture neutronique, désintégrations β⁻ et α.
- La décroissance radioactive : constante radioactive, activité massique et classement des déchets.
Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec les pièges à éviter question par question.
✅ Correction
🫣
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Le combustible MOX : un exercice de radioactivité sur 5 points
Le deuxième exercice du bac 2025 de physique-chimie en Amérique du Nord (jour 2) vaut 5 points, soit environ 53 minutes de travail. Il s'intéresse au MOX, un combustible nucléaire qui réutilise le plutonium 239 produit dans les réacteurs. En huit questions, il balaie tout le chapitre de radioactivité : composition des noyaux, isotopes, demi-vie, fission, équations de désintégration, loi de décroissance et activité.
Noyaux, isotopes et demi-vie (Q1 à Q3)
La Q1 demande la composition de l'uranium 235 : 92 protons et 143 neutrons. Le piège consiste à annoncer 235 neutrons, alors que 235 est le nombre de nucléons. En Q2, il faut retenir que des isotopes ont le même numéro atomique Z : seul l'uranium 238 convient dans le tableau. Le neptunium 235 et le plutonium 235 ont le même nombre de nucléons, mais ce sont d'autres éléments. La Q3 compare les demi-vies à l'âge de la Terre : celle de l'uranium 238 lui est égale, il en reste donc environ la moitié, tandis que l'âge de la Terre représente près de 190 000 demi-vies du plutonium 239, qui a entièrement disparu. Le réflexe à retenir : comparer la durée écoulée à la demi-vie.
Fission et formation du plutonium (Q4 à Q6)
La Q4 explique la réaction en chaîne : un neutron déclenche la fission, qui en libère trois, capables de provoquer d'autres fissions. On ne simplifie pas le neutron présent des deux côtés de l'équation. La Q5 est la plus technique : écrire, à l'aide du diagramme N/Z, la capture d'un neutron par l'uranium 238, puis deux désintégrations β⁻ successives qui mènent au neptunium 239 puis au plutonium 239. Chaque équation respecte la conservation de A et de Z ; la particule émise est un électron. Écrire un positon à la place donnerait un noyau fils faux. En Q6, l'émission d'un noyau d'hélium 4 caractérise une radioactivité α.
Décroissance et gestion des déchets (Q7 et Q8)
La Q7 fait établir λ = ln 2 / t1/2 à partir de la loi de décroissance, puis vérifier λ = 9,1 × 10-13 s-1. L'erreur fréquente est de laisser la demi-vie en années : il faut la convertir en secondes. La Q8 est une question ouverte : il faut classer le plutonium 239 dans le tableau des déchets à l'aide de deux critères. Sa demi-vie dépasse largement 31 ans (vie longue) et son activité massique, calculée à partir du nombre de noyaux dans 1 g, vaut environ 2,3 × 109 Bq/g, donc haute activité. Or aucune filière de stockage n'est opérationnelle pour cette catégorie : le recycler dans le MOX évite d'avoir à le stocker.
Conseils pour réussir cet exercice
Vérifiez systématiquement la conservation de A et de Z, gardez des unités cohérentes dans la loi de décroissance et, dans la question ouverte, annoncez les critères avant de les évaluer, puis revenez à la question posée. Le corrigé détaille chaque étape et chaque calcul.