Qu’est-ce que la stabilité nucléaire – Définition

La stabilité nucléaire est un concept qui aide à identifier la stabilité d’un isotope. Pour identifier la stabilité d’un isotope, il est nécessaire de trouver le rapport neutrons / protons. Dosimétrie des rayonnements

Tableau des nucléides - Stabilité nucléaireLa stabilité nucléaire est un concept qui aide à identifier la stabilité d’un isotope. Pour identifier la stabilité d’un isotope, il est nécessaire de trouver le rapport neutrons / protons. Pour déterminer la stabilité d’un isotope, vous pouvez utiliser le rapport neutron / proton (N / Z). Pour comprendre ce concept, il existe également un tableau des nucléides, connu sous le nom de tableau Segre. Ce graphique montre un tracé des nucléides connus en fonction de leur nombre atomique et neutronique. Il peut être observé sur la carte qu’il y a plus de neutrons que de protons dans les nucléides avec Z supérieur à environ 20 (Calcium). Ces neutrons supplémentaires sont nécessaires à la stabilité des noyaux plus lourds. Les neutrons en excès agissent un peu comme de la colle nucléaire.Voir aussi: Livechart – iaea.org

Détail du graphique Nuclide.
Détail du graphique Nuclide.
Source: Livechart – IAEA.org

Les noyaux atomiques sont constitués de protons et de neutrons, qui s’attirent par la force nucléaire , tandis que les protons se repoussent par la force électrique en raison de leur charge positive. Ces deux forces se font concurrence, conduisant à diverses stabilités des noyaux. Il n’y a que certaines combinaisons de neutrons et de protons, qui forment des noyaux stables .

Les neutrons stabilisent le noyau , car ils s’attirent les uns les autres et les protons, ce qui aide à compenser la répulsion électrique entre les protons. En conséquence, à mesure que le nombre de protons augmente, un rapport croissant de neutrons aux protons est nécessaire pour former un noyau stable. S’il y a trop ou trop peu de neutrons pour un nombre donné de protons, le noyau résultant n’est pas stable et subit une décroissance radioactive . Les isotopes instables se désintègrent par diverses voies de désintégration radioactive, le plus souvent la désintégration alpha, la désintégration bêta ou la capture d’électrons. De nombreux autres types rares de désintégration, tels que la fission spontanée ou l’émission de neutrons sont connus. Il convient de noter que toutes ces voies de désintégration peuvent s’accompagner de l’émission ultérieure derayonnement gamma . Les désintégrations alpha ou bêta pures sont très rares.

Exemples:

  • Désintégration bêta positive
  • Désintégration bêta négative

Stabilité nucléaire – Tableau périodique

Tableau périodique - Stabilité nucléaire
Tableau périodique avec des éléments colorés selon la demi-vie de leur isotope le plus stable.

Sur les 82 premiers éléments du tableau périodique, 80 ont des isotopes considérés comme stables. Le technétium, le prométhium et tous les éléments ayant un numéro atomique supérieur à 82 sont instables et se décomposent par désintégration radioactive. Aucun élément lourd non découvert (avec un numéro atomique supérieur à 110) ne devrait être stable, donc le plomb est considéré comme l’élément stable le plus lourd. Pour chacun des 80 éléments stables, le nombre d’isotopes stables est donné. Par exemple, l’étain possède 10 de ces isotopes stables.

Il y a 80 éléments avec au moins un isotope stable, mais 114 à 118 éléments chimiques sont connus. Tous les éléments de l’élément 98 se trouvent dans la nature, et le reste des éléments découverts est produit artificiellement, les isotopes étant tous connus pour être hautement radioactifs avec des demi-vies relativement courtes.

Le bismuth, le thorium, l’uranium et le plutonium sont des nucléides primordiaux car ils ont des demi-vies suffisamment longues pour être encore trouvés sur Terre, tandis que tous les autres sont produits soit par désintégration radioactive, soit synthétisés dans des laboratoires et des réacteurs nucléaires . Les nucléides primordiaux sont des nucléides trouvés sur Terre qui ont existé sous leur forme actuelle avant la formation de la Terre. Les nucléides primordiaux sont des résidus du Big Bang, de sources cosmogéniques et d’anciennes explosions de supernova qui se sont produites avant la formation du système solaire. Seuls 288 de ces nucléides sont connus.

Lien entre la stabilité nucléaire et la désintégration radioactive

Les noyaux des radio-isotopes sont instables. Afin de parvenir à un arrangement plus stable de ses neutrons et protons, le noyau instable se désintègre spontanément pour former un noyau différent. Si le nombre de neutrons change dans le processus (le nombre de protons reste), un isotope différent se forme et un élément reste (par exemple émission de neutrons). Si le nombre de protons change (numéro atomique différent) dans le processus, alors un atome d’un élément différent est formé. Cette décomposition du noyau est appelée désintégration radioactive. Pendant la désintégration radioactive, un noyau instable se décompose spontanément et aléatoirementpour former un noyau différent (ou un état d’énergie différent – désintégration gamma), dégageant un rayonnement sous forme de particules atomiques ou de rayons de haute énergie. Cette décroissance se produit à un taux constant et prévisible qui est appelé demi-vie. Un noyau stable ne subira pas ce type de désintégration et n’est donc pas radioactif.

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