90 min 4 décembre 2015 BAC BLANC n 1 Nom :. Note : /20 Remarque : la calculatrice est interdite. Vous avez le droit à votre feuille de résumé pour le commentaire argumenté sans annotation. PARTIE 1 : Défi énergétique (45min) 8pts Les constructeurs automobiles diversifient de plus en plus leurs offres et les voitures à combustion ne sont désormais plus seules sur le marché automobile. Document 1 Fonctionnement du moteur à combustion Document 2 La combustion des carburants Les carburants utilisés pour faire fonctionner les moteurs de voitures, de bateaux ou d avions sont appelés hydrocarbures, terme qui désigne toute molécule constituée d atomes d hydrogène et de carbone. Les hydrocarbures sont obtenus par raffinage de pétrole brut extrait du sous-sol. La combustion de ces hydrocarbures libère une grande quantité d énergie, permettant le mouvement des voitures, bateaux et avions. Si la température est suffisante, le carbone (C) et l hydrogène (H), par ailleurs faiblement liés au sein de la molécule d hydrocarbure, se séparent et capturent l oxygène de l air (O 2 ) pour former du dioxyde de carbone (CO 2 ) et de l eau (H 2 O). 1/8
Document 3 Bilan carbone du véhicule électrique pour une voiture particulière (eq. CO 2 g/km) Puits au réservoir Réservoir à la roue Total Emissions Voiture Diesel / Essence 20 à 35 120 à 180 140 à 210 Voiture électrique (mix énergétique français) 15 à 20 0 15 à 20 Voiture électrique (mix énergétique européen) 90 à 110 0 90 à 110 Voiture électrique (mix énergétique mondial) 120 à 140 0 120 à 140 D après EDF Document 4 Comparaison des coûts D après le Figaro Document 5 Autonomie 2/8
PARTIE 2 : Défi énergétique (20min) 6pts L incinération ne constitue pas seulement une solution pour se débarrasser des déchets. Elle est aussi génératrice d énergie. Qu ils soient issus des ménages, de l industrie ou de l agriculture, de nombreux déchets peuvent se transformer en énergie thermique ou en énergie électrique. Document 1 Schéma de principe de fonctionnement d une centrale thermique 1- La combustion des déchets dégage de l énergie thermique. 2- Cette énergie thermique chauffe l eau de la chaudière qui se transforme en vapeur. 3- La vapeur fait tourner la turbine qui entraine l alternateur qui produit l énergie électrique. 4- La vapeur est ensuite refroidie à l aide d un condenseur pour retrouver son état liquide. D'après: www.drim.univ-rennes1 Document 2 Production de déchets ménagers dans différents pays européens Pays Masse de déchets ménagers produits en kg par jour et par habitant Nombre d habitants (en millions) Norvège 2,2 5 France 1 64 République Tchèque 0,8 11 3/8
Document 3 Répartition de la production électrique en France (en 2012) Origine de la production En GWh/jour En pourcentage Thermique nucléaire 1 110 75,6 Charbon 49 3,3 Thermique classique Fuel 18 1,2 Gaz 64 4,4 Total 131 8,9 Hydraulique 175 11,9 Eolien 41 2,8 Photovoltaïque 11 0,8 Total 1 468 100 Données : Nom du préfixe Symbole Valeur Tableau des préfixes du système international d unités méga M 10 6 giga G 10 9 GWh = Unité de mesure d énergie, équivalant à une puissance d un gigawatt agissant pendant une heure, soit 3,6 térajoules (10 12 J). Le symbole est GWh. 4/8
PARTIE 3 : Défi énergétique (20min) 6pts Document 1 Les applications de la radioactivité, quels déchets? Toute activité humaine produit des déchets. L'utilisation des propriétés de la radioactivité dans de nombreux secteurs engendre chaque année des déchets radioactifs. Ces déchets émettent de la radioactivité et présentent des risques pour l'homme et l'environnement. Ces déchets proviennent pour l'essentiel des centrales nucléaires, des usines de traitement des combustibles usés ainsi que des autres installations nucléaires civiles et militaires qui se sont développées au cours des dernières décennies. On compte également plus de 1000 petits producteurs qui contribuent aussi, à un degré moindre, à la production de déchets radioactifs : laboratoires de recherche, hôpitaux, industries... Les déchets radioactifs sont variés. Leurs caractéristiques diffèrent d'un déchet à l'autre : nature physique et chimique, niveau et type de radioactivité, durée de vie (ou période radioactive ou demi-vie) En France, les déchets radioactifs sont classés en fonction de leur mode de gestion : PERIODE RADIOACTIVE Vie très courte (période < 100 jours) Vie courte (période 31 ans) Vie longue (période > 31 ans) ACTIVITE MASSIQUE* Très faible activité TFA (< 100 Bq/g) Faible activité FA (< 10 5 Bq/g) Moyenne activité MA (< 10 6 Bq/g) Gestion par décroissance radioactive sur le site de production puis évacuation dans les filières conventionnelles Stockage de surface (Centre Industriel de Regroupement, d Entreposage et de Stockage CIRES) Stockage de surface (centre de stockage de l Aube) Stockage de faible profondeur (à l étude) Stockage réversible profond (à l étude) Haute activité HA (> 10 6 Bq/g) Stockage réversible profond (à l étude) *L activité massique est l activité rapportée à 1 g d échantillon. D après http://www.andra.fr 5/8
Document 2 Iode et radioactivité Un accident nucléaire peut s'accompagner de la formation d'iode 131 (noté ), radioactif. Il provient de la réaction de fission de l uranium 235 (noté ) indiquée ci-dessous : Cet iode radioactif pénètre dans le sang par les voies respiratoires, par la peau ou par l'absorption d'aliments contaminés. La glande thyroïde, un organe régulateur très important dans notre organisme, accumule indifféremment l'iode radioactif ou l'iode ordinaire (noté ) jusqu'à saturation. L'irradiation prolongée de cet organe augmente donc le risque de cancer et d'autres affections de la thyroïde. Ce sont les foetus, les bébés, les jeunes enfants qui courent le plus grand risque. Prendre des comprimés d iode ordinaire en cas d accident nucléaire permet d empêcher le corps d'accumuler de l'iode radioactif. De la même façon qu'une éponge gorgée d'eau claire n'absorbe pas d'eau polluée, la glande thyroïde saturée d'iode ordinaire n'accumule pas d'iode radioactif. Les particules radioactives sont alors tout simplement éliminées par l'urine et les selles. D après le site de l académie de Dijon. Document 3 Activité et période radioactive L activité massique, notée A, d un échantillon de matière radioactive est définie par le nombre de désintégrations par seconde et par gramme ; elle se mesure en becquerel par gramme (Bq/g). Certains éléments fortement radioactifs ont une activité massique de l ordre de plusieurs milliards de milliards de becquerels par gramme. D'autres ont une faible activité massique, de l ordre de quelques dizaines de becquerels par gramme. Les éléments radioactifs sont appelés radionucléides. On appelle période radioactive (ou demi-vie) le temps au bout duquel la moitié de la quantité d'un même radionucléide aura naturellement disparu par désintégration ; l activité est donc divisée par deux au bout d'une période radioactive. Données : 1. Activités massiques de quelques éléments présents dans les déchets d une centrale nucléaire : RADIOELEMENT PERIODE ACTIVITE MASSIQUE Iode 131 8 jours 4,6 millions de milliards de Bq/g Césium 137. 3 200 milliards de Bq/g Plutonium 239 24 000 ans 2,3 milliards de Bq/g Uranium 235 704 millions d'années 8 000 Bq/g D après http://www.andra.fr 6/8
2. Évolution de l activité massique A du césium 137 en fonction du temps. 7/8
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