Radioactivité et réactions nucléaires

 

 

I. Réactions nucléaires spontanées

1. Isotopes.

Définition : Des noyaux isotopes ont le même numéro atomique Z mais des nombres de masse A différents. Ils diffèrent par leur nombre de neutrons.

Exemple : 17 35 Cl MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaiaaiEdaaeaacaaIZaGaaGynaaaakiaadoeacaWGSbaaaa@3EA5@  et 17 37 Cl MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaiaaiEdaaeaacaaIZaGaaG4naaaakiaadoeacaWGSbaaaa@3EA7@  sont des isotopes du chlore.

 

2. Stabilité des noyaux

Au sein du noyau s'affrontent principalement deux types d'interactions:

*    Des répulsions électriques qui ont tendance à détruire le noyau.

*    Des interactions nucléaires fortes qui ont tendance à assurer la cohésion du noyau.

Sous l'action des différentes forces en présence, certains noyaux sont stables (ils ont une durée de vie considérée comme infinie à l'échelle géologique) et d'autres sont instables (ils se détruisent spontanément au bout d'une durée plus ou moins grande à la même échelle).

 

3. Radioactivité

Définition : Un noyau radioactif est un noyau instable. Il se transforme en noyau stable lors d’une transformation nucléaire.

La radioactivité est la manifestation d’une réaction nucléaire dans laquelle un noyau radioactif (ou noyau père) se transforme en noyau fils en émettant une ou plusieurs particules.

La radioactivité est dite naturelle lorsque les noyaux instables existent dans la nature et artificielle lorsqu’ils sont créés en laboratoire.

 

4. Lois de conservation

Les réactions de désintégration nucléaires obéissent à des lois de conservations appelées lois de Soddy.

Lors d'une désintégration radioactive il y a conservation du nombre de charge Z et du nombre de nucléons A.

Exemple : Considérons la désintégration d'un noyau X (noyau père) qui conduit à un noyau Y (noyau fils) et à l'expulsion d'une particule P. L'équation de la désintégration s'écrit:

Z A X Z 1 A 1 Y+ Z 2 A 2 Y MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbWaaSbaaWqaaiaaigdaaeqaaaWcbaGaamyqamaaBaaameaacaaIXaaabeaaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbWaaSbaaWqaaiaaikdaaeqaaaWcbaGaamyqamaaBaaameaacaaIYaaabeaaaaGccaWGzbaaaa@4B87@  avec { A= A 1 + A 2  conservation du nombre de nucléons Z= Z 1 + Z 2  conservation de la charge électrique MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@86ED@

Diagramme (N,Z) des principaux types de réaction nucléaires
Les noyaux stables (en noir) appartiennent à une zone appelée vallée de stabilité

 

5. Types de désintégrations

a. Radioactivité α MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeg7aHbaa@39D1@

Des noyaux sont dits radioactifs α MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeg7aHbaa@39D1@  s'ils émettent des noyaux d'hélium.

Z A X Z2 A4 Y+ 2 4 He MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaeyOeI0IaaGOmaaqaaiaadgeacqGHsislcaaI0aaaaOGaamywaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGOmaaqaaiaaisdaaaGccaWGibGaamyzaaaa@4BD1@

Exemple : 92 238 X 90 234 Th+ 2 4 He MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGyoaiaaikdaaeaacaaIYaGaaG4maiaaiIdaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaaI5aGaaGimaaqaaiaaikdacaaIZaGaaGinaaaakiaadsfacaWGObGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIYaaabaGaaGinaaaakiaadIeacaWGLbaaaa@4D89@

 

b. Radioactivité β MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8qrps0lbbf9q8WrFfeuY=Hhbbf9v8qqaqFr0xc9pk0xbba9q8WqFfea0=yr0RYxir=Jbba9q8aq0=yq=He9q8qqQ8frFve9Fve9Ff0dmeaabaqaaiaacaGaaeqabaWaaqaafaaakeaacqaHYoGydaahaaWcbeqaaiabgkHiTaaaaaa@3B60@

Des noyaux sont dits radioactifs β MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaeyOeI0caaaaa@3AED@  s'ils émettent des électrons notés 1 0 e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaeyOeI0IaaGymaaqaaiaaicdaaaGccaWGLbaaaa@3D40@  accompagnés d’un antineutrino noté 0 0 ν e ¯ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGcdaqdaaqaaiabe27aUnaaBaaaleaacaWGLbaabeaaaaaaaa@3E47@ .

Z A X Z+1 A Y+ 1 0 e+ 0 0 ν e ¯ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaey4kaSIaaGymaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacqGHsislcaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOWaa0aaaeaacqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaaaa@512C@

Exemple : 27 60 Co 28 60 Ni+ 1 0 e+ 0 0 ν e ¯ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGOmaiaaiEdaaeaacaaI2aGaaGimaaaakiaadoeacaWGVbGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaaIYaGaaGioaaqaaiaaiAdacaaIWaaaaOGaamOtaiaadMgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiabgkHiTiaaigdaaeaacaaIWaaaaOGaamyzaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGcdaqdaaqaaiabe27aUnaaBaaaleaacaWGLbaabeaaaaaaaa@53F6@

Remarque : Les radionucléides β MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaeyOeI0caaaaa@3AED@  sont des radionucléides qui possèdent trop de neutrons par rapport aux nucléides stables de même nombre de masse A. La réaction peut-être interprétée comme la transformation d’un neutron en proton.

-1 neutron +1 proton Z A X Z+1 A Y+ 1 0 e+ 0 0 ν e ¯ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOabaiqabaWaa4alaSqaaiaabUcacaaMb8UaaeymaiaabccacaqGWbGaaeOCaiaab+gacaqG0bGaae4Baiaab6gaaeaacaqGTaGaaeymaiaabccacaqGUbGaaeyzaiaabwhacaqG0bGaaeOCaiaab+gacaqGUbaakiaawkziaaqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaey4kaSIaaGymaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacqGHsislcaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOWaa0aaaeaacqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaaaaaa@64BC@

 

c. Radioactivité β + MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaey4kaScaaaaa@3AE2@

Des noyaux sont dits radioactifs β + MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaey4kaScaaaaa@3AE2@  s'ils émettent des positons notés 1 0 e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaaqaaiaaicdaaaGccaWGLbaaaa@3C53@  accompagnés d’un neutrino noté 0 0 ν e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGccqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaa@3E36@ .

Z A X Z1 A Y+ 1 0 e+ 0 0 ν e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaeyOeI0IaaGymaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOGaeqyVd42aaSbaaSqaaiaadwgaaeqaaaaa@5039@

Exemple : 15 30 X 14 30 Y+ 1 0 e+ 0 0 ν e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaiaaiwdaaeaacaaIZaGaaGimaaaakiaadIfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaigdacaaI0aaabaGaaG4maiaaicdaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOGaeqyVd42aaSbaaSqaaiaadwgaaeqaaaaa@5128@

Remarque : Les radionucléides β + MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaey4kaScaaaaa@3AE2@  sont des radionucléides qui possèdent trop de protons par rapport aux nucléides stables de même nombre de masse A. La réaction peut-être interprétée comme la transformation d’un proton en neutron.

+1 neutron 1 proton Z A X Z1 A Y+ 1 0 e+ 0 0 ν e MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOabaiqabaWaa4alaSqaaiabgkHiTiaaygW7caqGXaGaaeiiaiaabchacaqGYbGaae4BaiaabshacaqGVbGaaeOBaaqaaiaabUcacaqGXaGaaeiiaiaab6gacaqGLbGaaeyDaiaabshacaqGYbGaae4Baiaab6gaaOGaayPKHaaabaGaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbaabaGaamyqaaaakiaadIfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaadQfacqGHsislcaaIXaaabaGaamyqaaaakiaadMfacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaigdaaeaacaaIWaaaaOGaamyzaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGccqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaaa@6406@

 

d Désexcitation γ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeo7aNbaa@39D9@

Le noyau fils est en général obtenu dans un état excité (niveau d'énergie élevé) noté Y MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadMfadaahaaWcbeqaceaaVeIaey4fIOcaaaaa@3A7F@ . Le noyau fils évacue cette énergie excédentaire en émettant un rayonnement électromagnétique γ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeo7aNbaa@39D9@ . On écrira:

Z A Y Z A Y+γ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbWaaWbaaSqabeGabaWlHiabgEHiQaaakiabgkziUkaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaeq4SdCgaaa@46AB@

 

6. Activité d'une source radioactive

a. Définition

L'activité A d'un échantillon radioactif est égale au nombre moyen de désintégrations qu’il produit par seconde. Elle s'exprime en becquerels (Bq) (1Bq=1 désintégration par seconde).

Remarque : L’activité dépend de la masse de l’échantillon. Or le nombre de noyaux susceptibles de se désintégrer diminue au cours du temps et l’activité diminue elle aussi au cours du temps.

 

b. Demi-vie radioactive.

La demi-vie radioactive, notée t 1/2 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadshadaWgaaWcbaGaaGymaiaac+cacaaIYaaabeaaaaa@3B81@ , d'un échantillon de noyaux radioactifs est égale à la durée nécessaire pour que, statistiquement, la moitié des noyaux radioactifs initialement présents dans l'échantillon se désintègrent.

 

 

II. Réactions nucléaires provoquées

1. La fission nucléaire: réaction en chaîne

Définition : La fission est une réaction nucléaire provoquée au cours de laquelle un noyau lourd "fissible" (de numéro atomique élevé) donne naissance à deux noyaux plus légers.

Exemple : 0 1 n+ 92 235 U 38 94 Sr+ 54 140 Xe+2 0 1 n MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaigdaaaGccaWGUbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaI5aGaaGOmaaqaaiaaikdacaaIZaGaaGynaaaakiaadwfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaiodacaaI4aaabaGaaGyoaiaaisdaaaGccaWGtbGaamOCaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGynaiaaisdaaeaacaaIXaGaaGinaiaaicdaaaGccaWGybGaamyzaiabgUcaRiaaikdacaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIXaaaaOGaamOBaaaa@59F2@

Réaction en chaîne: Les neutrons émis lors de la fission peuvent à leur tour provoquer la fission d'autres noyaux. Si le nombre de neutrons émis lors de chaque fission est supérieur à 1, il peut se produire une réaction en chaîne qui devient rapidement incontrôlable (principe de la bombe à fission). Dans les centrales nucléaires, la réaction en chaîne est contrôlée par des barres qui absorbent une partie du flux de neutrons.

 

2. La fusion nucléaire

Définition: La fusion nucléaire est une réaction au cours de laquelle deux noyaux légers s'unissent pour former un noyau plus lourd.

Exemple : Deux noyaux de deutérium (isotope de l’hydrogène) peuvent fusionner pour donner un noyau de tritium et un proton : 1 2 H+ 1 2 H 1 3 H+ 1 1 p MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaaqaaiaaikdaaaGccaWGibGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIXaaabaGaaGOmaaaakiaadIeacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaigdaaeaacaaIZaaaaOGaamisaiabgUcaRiaaykW7caaMc8+aa0baaSqaaiaaigdaaeaacaaIXaaaaOGaamiCaaaa@4DAE@

 

Remarques :

*    Pour que la fusion soit possible, les deux noyaux doivent posséder une grande énergie cinétique de façon à vaincre les forces de répulsion électriques. Pour cela le milieu doit être porté à très haute température et se trouve alors sous forme de plasma.

*    L'énergie libérée au cours d'une fusion est considérable. Ce sont des réactions de fusion qui produisent l'énergie des étoiles. Dans la bombe thermonucléaire (appelée bombe H), la fusion nucléaire est incontrôlée et explosive. La très haute température nécessaire au déclenchement de la réaction est obtenue grâce à une bombe à fission (bombe A) portant le nom d'"allumette". Ce type de réaction présenterait un grand intérêt pour la production d'énergie sur Terre, mais malheureusement, on ne sait pour l'instant pas la contrôler pour produire de l'électricité.

 

 

III. Bilan d’énergie

1. Equivalence masse énergie

Postulat d'Einstein (1905): Un système de masse m possède lorsqu'il est au repos, une énergie:

E=m c 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyraiabg2da9iaad2gacaWGJbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaaaaa@3D0C@  avec { E: énergie du système en joules (J) m: masse du système en kilogrammes (kg) c: célérité de la lumière dans le vide (c=3,0× 10 8 m .s -1 ) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@AD89@

 

2. Unités de masse et d'énergie

Le joule est une unité d'énergie inadaptée à l'échelle microscopique. On utilise plutôt à cette échelle l'électron volt (eV):

1eV=1,60× 10 19 J MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaaGymaiaaykW7caWGLbGaamOvaiabg2da9iaaigdacaGGSaGaaGOnaiaaicdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaGymaiaaiMdaaaGccaaMc8UaamOsaaaaaaa@48F7@

Remarque: 1Mev= 10 6 eV=1,60× 10 13 J MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaMc8UaamytaiaadwgacaWG2bGaeyypa0JaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiaaiAdaaaGccaaMc8UaamyzaiaadAfacqGH9aqpcaaIXaGaaiilaiaaiAdacaaIWaGaey41aqRaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiabgkHiTiaaigdacaaIZaaaaOGaaGPaVlaadQeaaaa@505E@

 

A cette échelle, il est possible d'utiliser comme unité de masse l'unité de masse atomique (u).

1u=1,66× 10 27 kg MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaaGymaiaaykW7caWG1bGaeyypa0JaaGymaiaacYcacaaI2aGaaGOnaiabgEna0kaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIYaGaaG4naaaakiaaykW7caWGRbGaam4zaaaaaaa@493E@

 

3. Défaut de masse du noyau et énergie de liaison

Expérimentalement, on a constaté que la masse du noyau atomique est inférieure à la somme des masses des nucléons qui le constituent. On peut écrire:

m(noyau)<Z× m p +(AZ)× m n MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaad2gacaGGOaGaamOBaiaad+gacaWG5bGaamyyaiaadwhacaGGPaGaeyipaWJaamOwaiabgEna0kaad2gadaWgaaWcbaGaamiCaaqabaGccqGHRaWkcaGGOaGaamyqaiabgkHiTiaadQfacaGGPaGaey41aqRaamyBamaaBaaaleaacaWGUbaabeaaaaa@4E4E@

On appelle défaut de masse du noyau la quantité:

Δm ( Z A X)=Z× m p +(AZ)× m n m(noyau) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaeuiLdqKaamyBaiaacIcadaqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaaiykaiabg2da9iaadQfacqGHxdaTcaWGTbWaaSbaaSqaaiaadchaaeqaaOGaey4kaSIaaiikaiaadgeacqGHsislcaWGAbGaaiykaiabgEna0kaad2gadaWgaaWcbaGaamOBaaqabaGccqGHsislcaWGTbGaaiikaiaad6gacaWGVbGaamyEaiaadggacaWG1bGaaiykaaaaaaa@55F8@

On remarquera que Δm>0 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabfs5aejaad2gacqGH+aGpcaaIWaaaaa@3C4C@ .

 

Définition: On appelle énergie de liaison d'un noyau l'énergie qui correspond au défaut de masse de ce noyau.

E l =Δm ( Z A X)× c 2 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyramaaBaaaleaacaWGSbaabeaakiabg2da9iabfs5aejaad2gacaGGOaWaa0baaSqaaiaadQfaaeaacaWGbbaaaOGaamiwaiaacMcacqGHxdaTcaWGJbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaaaaa@45C2@  avec { El: énergie de liaison du noyau (J) Δ m( Z A X): défaut de masse du noyau (kg) c: célérité de la lumière dans le vide (m .s -1 ) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@A200@

 

4. Energie libérée lors d’une réaction nucléaire

Lorsqu’une réaction nucléaire libère de l’énergie (sous forme d’énergie cinétique des particules émises et d’énergie du rayonnement γ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeo7aNbaa@39D9@  ), la masse des produits est inférieure à la  masse des réactifs.

Définition: On appelle variation de masse d’une réaction nucléaire la quantité :

Δm(réaction)=m(produits)m(réactifs) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaeuiLdqKaamyBaiaacIcacaWGYbGaamy6aiaadggacaWGJbGaamiDaiaadMgacaWGVbGaamOBaiaacMcacqGH9aqpcaWGTbGaaiikaiaadchacaWGYbGaam4BaiaadsgacaWG1bGaamyAaiaadshacaWGZbGaaiykaiabgkHiTiaad2gacaGGOaGaamOCaiaadMoacaWGHbGaam4yaiaadshacaWGPbGaamOzaiaadohacaGGPaaaaaaa@5A53@

On remarquera que Δm(réaction)<0 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabfs5aejaad2gacaGGOaGaamOCaiaadMoacaWGHbGaam4yaiaadshacaWGPbGaam4Baiaad6gacaGGPaGaeyipaWJaaGimaaaa@45A2@ .

Lors d’une réaction nucléaire, l’énergie libérée s’écrit :

E lib (réaction)=| Δm(réaction)× c 2 | MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyramaaBaaaleaacaWGSbGaamyAaiaadkgaaeqaaOGaaiikaiaadkhacaWGPdGaamyyaiaadogacaWG0bGaamyAaiaad+gacaWGUbGaaiykaiabg2da9maaemaabaGaeuiLdqKaamyBaiaacIcacaWGYbGaamy6aiaadggacaWGJbGaamiDaiaadMgacaWGVbGaamOBaiaacMcacqGHxdaTcaWGJbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaGccaGLhWUaayjcSdaaaaaa@5965@