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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Identification des espèces chimiques
Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 4
Le noyau de l’atome
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
3. Ondes et signaux
Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
Signaux et capteurs
Méthode
Fiches méthode
Fiches méthode compétences
Annexes
Chapitre 10
Activité 3 - Activité d'exploration
Le Soleil, l'énergie du futur ?
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Problématique de l'activité
La gestion des déchets radioactifs, les accidents tels que ceux de Tchernobyl et
Fukushima, et l'épuisement des ressources d'uranium rendent la filière nucléaire
moins populaire. L'une des alternatives pour répondre à la demande énergétique
serait de contrôler les réactions à l'origine de l'énergie émise par le Soleil.
La fusion thermonucléaire est-elle une source d'énergie suffisante pour
subvenir aux besoins énergétiques de la planète ?
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Quels sont les enjeux
actuels de la production
d'électricité ?
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Doc. 1 Fission et fusion
Sous l'impact d'un neutron, un noyau d'uranium 235, ^{235}_{\:\ 92}\text{U}, peut se scinder en deux noyaux plus petits tout en rayonnant des photons. Lors de cette transformation, des neutrons sont émis et peuvent à leur tour scinder d'autres noyaux d'uranium. C'est le principe de la fission nucléaire, réaction en chaîne qui est mise à profit dans les centrales nucléaires.
Au début du XXe siècle, les scientifiques identifient l'hydrogène comme source de l'énergie du Soleil. En 1939, Hans Bethe explique que cette énergie est générée par des noyaux d'hydrogène qui réagissent ensemble pour former un noyau plus lourd : c'est le principe de la fusion thermonucléaire.
Au début du XXe siècle, les scientifiques identifient l'hydrogène comme source de l'énergie du Soleil. En 1939, Hans Bethe explique que cette énergie est générée par des noyaux d'hydrogène qui réagissent ensemble pour former un noyau plus lourd : c'est le principe de la fusion thermonucléaire.
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Doc. 2Les sources d'énergie
Pour comparer l'efficacité énergétique d'une source d'énergie, on utilise la t.e.p. (tonne équivalent pétrole) qui correspond à l'énergie produite par la combustion d'une tonne de pétrole. En 2017, selon l'Agence internationale de l'énergie, la consommation mondiale d'énergie a été d'environ 13 500 Mt.e.p. À ce rythme, les ressources énergétiques seront épuisées d'ici une cinquantaine d'années pour le charbon et le pétrole et dans une centaine d'années pour le gaz naturel et l'uranium. On estime les réserves mondiales d'uranium fissile à environ 6 millions de tonnes.
| Combustible | t.e.p. |
| 1 tonne de charbon | 0,69 |
| 1 000 m3 de gaz naturel | 0,87 |
| 1 tonne d'uranium | 9,0 \times 104 |
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Doc. 3 Le Laser Mégajoule
Le Laser Mégajoule près de Bordeaux est une installation
expérimentale étudiant la possibilité de réaliser
des réactions de fusion thermonucléaire. 176 lasers
dont l'énergie totale est de l'ordre du Mégajoule
convergent vers une petite cible afin d'obtenir les
conditions de fusion des isotopes de l'hydrogène (deutérium
et tritium) contenus dans la cible. En théorie,
2,5 g de combustible deutérium-tritium libèrent une
énergie de 20 t.e.p.
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Questions
Compétence(s)
MOD : Utiliser le modèle
de l'énergie
1. Doc. 1 Quelle est l'origine de l'énergie convertie dans une centrale nucléaire et dans le Soleil ?
2. Doc. 2 Combien de tonnes d'uranium seraient nécessaires pour couvrir l'ensemble des besoins énergétiques mondiaux de 2017 ?
3. Doc. 3 Montrer que la fusion d'une tonne de deutérium-tritium dégage une énergie de 8 Mt.e.p.
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Synthèse de l'activité
En déduire la masse de combustible de fusion nécessaire pour couvrir l'équivalent des besoins énergétiques mondiaux de 2017. Conclure.
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