Base d'épreuves orales scientifiques de concours aux grandes écoles

Énoncé(s) donné(s)

Séparation isotopique

On cherche à séparer les deux isotopes de l’uranium que sont ²³⁵U  et  ²³⁸U. Ils sont au préalable ionisés dans la chambre d’ionisation pour former des cations U⁺. Ils pénètrent dans la chambre d’accélération en O₁ . Ils y sont soumis à un champ électrique horizontal uniforme et permanent . Ils pénètrent alors en O₂ dans la chambre de déviation où règne un champ magnétique uniforme  perpendiculaire au plan de figure.

1 – L’énergie des ions U⁺ à la sortie de la chambre d’ionisation est de 0,36 eV. Quelle est la température de la chambre d’ionisation ?

2 – Entre les grilles G₁ et G₂ règne une différence de potentiel V = 15 kV.  Déterminer la vitesse de chaque type d’ion à la sortie de la chambre d’accélération.

3 – Dans la chambre de déviation où règne un champ magnétique uniforme B = 1,0 T, les trajectoires des ions sont circulaires. Déterminer la distance qui sépare les points d’impact des deux types d’ions avec le collecteur.

Données : e = 1,6.10^-19 C, m_n = 1,67.10^-27kg masse d’un nucléon, k_B = 1,38.10^-23 J.K^-1.

Indication(s) fournie(s) par l'examinateur pendant l'épreuve

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