1-Pédagogie

Isotopes. Noyaux stables et instables. Écriture symbolique d’une réaction nucléaire.

Application à la conversion d’énergie : Soleil, centrales nucléaires. Identifier des isotopes. Établir, à partir des noyaux père et fils, l’équation de la réaction nucléaire associée. Relier l’énergie convertie dans le Soleil et dans une centrale nucléaire à des réactions nucléaires.Identifier la nature physique, chimique ou nucléaire d’une transformation à partir de sa description ou d’une écriture symbolique modélisant la transformation.

Il est aussi possible de s’appuyer sur l’épistémologie des sciences pour engager un travail transdisciplinaire et historique sur le nucléaire au XXe siècle.

Ci-dessous quelques documents qui pourraient être une base commune pour aborder le fait nucléaire niveau lycée (éventuellement collège ) avec les élèves, pour effectuer un travail pluridisciplinaire au sein des classes sur une période assez courte prédéfinie en début d’année par l’équipe pédagogique afin d’établir et de comprendre au mieux les liens qui existent entre la politique, l’économie, le droit , l’histoire, le phénomène scientifique, l’impact environnemental et sociologique….

• Un premier lien qui présente une vision des années nucléaires en Polynésie. http://outremers360.com/societe/histoire-des-outre-mer-les-annees-nucleaires-en-polynesie-francaise/
• Un second lien vers un rapport, publié en 1998, du député Christian BATAILLE. (Parti socialiste)
  https://www.senat.fr/rap/o97-179/o97-179.html
• Un livre : Témoins de la Bombe aux Éditions Univers Polynésiens : 32 témoignages : anciens travailleurs de Moruroa, des femmes, des intellectuels, des hommes d’Église, des personnalités engagées dans la vie économique ou politique, des jeunes enfin, qui ont seulement connu le Centre d’expérimentation du Pacifique par ouï-dire.
• Une pièce de théâtre : Les champignons de Paris qui raconte les trente années d’essais nucléaires en Polynésie française.
• Podcast sur l’aventure de l’atome : « un avenir radieux » https://www.franceculture.fr/emissions/lsd-la-serie-documentaire/a-lombre-des-centrales-nucleaires-14-laventure-de-latome-un-avenir-radieux
• Actualité polynésie première décembre 2018 : https://la1ere.francetvinfo.fr/polynesie/tahiti/polynesie-francaise/nucleaire-au-coeur-actualite-2018-665157.html

Ces propositions peuvent s’enrichir d’autres documents de source et de nature variés.

Monsieur Christian RICHIDE Lycée Paul Gauguin

Dans le cadre du programme de sciences-physiques du cycle 4, on peut s’appuyer sur les thèmes suivants pour enrichir les connaissances des élèves sur le fonctionnement de la matière et de l’énergie nucléaire.

ORGANISATION ET TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE :

Notions de molécules, atomes, ions. Les éléments sur Terre et dans l’univers (hydrogène, hélium, éléments lourds : oxygène, carbone, fer, silicium…). » Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau atomique (nucléons : protons, neutrons), électrons. Le tableau périodique est considéré à partir de la classe de 4^e comme un outil de classement et de repérage des atomes constitutifs de la matière, sans qu’il faille insister sur la notion d’élément chimique. La description de la constitution de l’atome et de la structure interne du noyau peut être réservée à la classe de 3^e, et permet un travail sur les puissances de dix en lien avec les mathématiques.

L’ÉNERGIE ET SES CONVERSIONS :

Identifier les différentes formes d’énergie. Cinétique (relation Ec = 1⁄2 mv²), potentielle (dépendant de la position), thermique, électrique, chimique, nucléaire, lumineuse. Les supports d’enseignement gagnent à relever de systèmes ou de situations de la vie courante. Les activités proposées permettent de souligner que toutes les formes d’énergie ne sont pas équivalentes ni également utilisables. Ce thème permet d’aborder un vocabulaire scientifique visant à clarifier les termes souvent rencontrés dans la vie courante : chaleur, production, pertes, consommation, gaspillage, économie d’énergie, énergies renouvelables. L’étude du thème de l’énergie gagne à être présente chaque année. La classe de 5^e est l’occasion de revenir sur les attendus du cycle 3 concernant les sources et les conversions de l’énergie. Progressivement, au cycle 4, les élèves font la différence entre sources, formes, transferts et conversions et se construisent ainsi une idée cohérente du délicat concept d’énergie. La comparaison d’ordres de grandeur d’énergies ou de puissances produites ou consommées par des dispositifs peut être introduite dès la classe de 5^e. La pleine maîtrise de la relation entre puissance et énergie est un objectif de fin de cycle. Elle s’acquiert en s’appuyant sur des exemples de complexité croissante.

Monsieur Christian Richide, Lycée Paul gauguin

Le programme du cycle 3 en sciences permet de présenter aux élèves les différentes formes d’énergie et donc d’aborder la question du nucléaire.

L’énergie existe sous différentes formes (énergie associée à un objet en mouvement, énergie thermique, électrique…). Prendre conscience que l’être humain a besoin d’énergie pour vivre, se chauffer, se déplacer, s’éclairer… Reconnaître les situations où l’énergie est stockée, transformée, utilisée. La fabrication et le fonctionnement d’un objet technique nécessitent de l’énergie. Exemples de sources d’énergie utilisées par les êtres humains : charbon, pétrole, bois, uranium, aliments, vent, Soleil, eau et barrage, pile… « Notion d’énergie renouvelable. » « Identifier quelques éléments d’une chaine d’énergie domestique simple. » Quelques dispositifs visant à économiser la consommation d’énergie. L’énergie associée à un objet en mouvement apparaît comme une forme d’énergie facile à percevoir par l’élève, et comme pouvant se convertir en énergie thermique. Le professeur peut privilégier la mise en œuvre de dispositifs expérimentaux analysés sous leurs aspects énergétiques : éolienne, circuit électrique simple, dispositif de freinage, moulin à eau, objet technique… On prend appui sur des exemples simples (vélo qui freine, objets du quotidien, l’être humain en introduisant les formes d’énergie mobilisées et les différentes consommations (par exemple : énergie thermique, énergie associée au mouvement d’un objet, énergie électrique, énergie associée à une réaction chimique, énergie lumineuse…). Exemples de consommation domestique (chauffage, lumière, ordinateur, transports).

Le site Eduscol rassemble des ressources sur ce sujet, dont une fiche ressource qui présente de manière exhaustive les différentes sources d’énergie :

Les différentes sources d’énergie

On peut compléter cette présentation d’une fiche d’activité spécifique sur l’énergie nucléaire, produite et diffusée sur le site https://www.japprends-lenergie.fr mis en place par l’entreprise ENGIE à destination des enseignants et du public scolaire.

Fiches-Nucleaire-QCM

Pour aborder d’un point de vue historique le développement des sources d’énergie, il est possible d’utiliser une courte vidéo produite par « L’esprit sorcier » et diffusée sur le site du CEA.

Une histoire des sources d’énergie

Terminale scientifique, enseignement obligatoire : le fait nucléaire dans l’enseignement de SVT

Le programme d’enseignement scientifique de la classe de terminale générale permet aux élèves de compléter leur connaissance des phénomènes qui régissent les propriétés de l’atome.

Thème 1-B-1 La caractérisation du domaine continental : lithosphère continentale, reliefs et épaisseur crustale

Déterminer l’âge d’un échantillon en utilisant la méthode de la droite isochrone (utilisation de la loi de désintégration radioactive).

Thème 2-A – Géothermie et propriétés thermiques de la Terre
Le flux thermique a pour origine principale la désintégration des substances radioactives contenues dans les roches

Monsieur Patrick Schneider, Lycée Paul Gauguin

Première et enseignement scientifique : le fait nucléaire dans l’enseignement de SVT

Le programme d’enseignement scientifique de la classe de première générale permet aux élèves de compléter leur connaissance des phénomènes qui régissent l’énergie de l’atome.

1 – Une longue histoire de la matière

Un niveau d’organisation : les éléments chimiques
Les noyaux des atomes de la centaine d’éléments chimiques stables résultent de réactions nucléaires qui se produisent au sein des étoiles à partir de l’hydrogène initial.

– L’équation d’une réaction nucléaire stellaire étant fournie, reconnaître si celle-ci relève d’une fusion ou d’une fission.

Certains noyaux sont instables et se désintègrent (radioactivité). L’instant de désintégration d’un noyau radioactif individuel est aléatoire. La demi-vie d’un noyau radioactif est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents dans un échantillon macroscopique se soit désintégrée. Cette demi-vie est caractéristique du noyau radioactif.

– Calculer le nombre de noyaux restants au bout de n demi-vies
– Estimer la durée nécessaire pour obtenir une certaine proportion de noyaux restants.
– Utiliser une représentation graphique pour déterminer une demi-vie.
– Utiliser une décroissance radioactive pour une datation (exemple du carbone 14).

2 – Le Soleil, notre source d’énergie

L’énergie dégagée par les réactions de fusion de l’hydrogène qui se produisent dans les étoiles les maintient à une température très élevée. Du fait de l’équivalence masse-énergie (relation d’Einstein), ces réactions s’accompagnent d’une diminution de la masse solaire au cours du temps.
– Déterminer la masse solaire transformée chaque seconde en énergie à partir de la donnée de la puissance rayonnée par le Soleil.

3 – La Terre, un astre singulier

Au cours de l’histoire des sciences, plusieurs arguments ont été utilisés pour aboutir à la connaissance actuelle de l’âge de la Terre : temps de refroidissement, empilements sédimentaires, évolution biologique, radioactivité.
L’âge de la Terre aujourd’hui précisément déterminé est de 4,57.109 ans.

Monsieur Patrick Schneider, Lycée Paul Gauguin

Seconde : le fait nucléaire dans l’enseignement de SVT

Les enjeux contemporains de la planète

Érosion et activité humaine
Capacités :
-Identifier des zones d’érosion (déserts, littoraux, sols, éboulements) et les risques associés, comme les moyens de prévention mis en œuvre.
Précisions : on s’appuiera ici sur un ou deux exemples de risques liés à l’érosion pour montrer que les sociétés humaines ont à prendre en compte ce risque. Une étude exhaustive de tous les risques n’est pas
attendue.

On pourrait travailler sur le risque d’effondrement d’une partie de l’atoll de Mururoa, sur le risque de formation de vagues destructrices et la surveillance géomécanique de Mururoa.

Parmi les ressources possibles, il existe la version PDF de l’ouvrage « La dimension radiologique des essais nucléaires français en Polynésie – A l’épreuve des faits », publié par le Ministère de la défense en 2006

Cycle 4 : le fait nucléaire dans l’enseignement de SVT

Le programme du cycle 4 dans l’enseignement de SVT permet d’aborder la question de l’impact de  l’exploitation des ressources énergétiques sur les éco-systèmes ainsi que sur les mutations du vivant.

• La planète Terre, l’environnement et l’action humaine (page 124 des programmes du cycle 4)

Caractériser quelques-uns des principaux enjeux de l’exploitation d’une ressource naturelle par l’être humain, en lien avec quelques grandes questions de société. L’exploitation de quelques ressources
naturelles par l’être humain (eau, sol, pétrole, charbon, bois, ressources minérales, ressources halieutiques, …) pour ses besoins en nourriture et ses activités quotidiennes.
Expliquer comment une activité humaine peut modifier l’organisation et le fonctionnement des écosystèmes en lien avec quelques questions environnementales globales.

Cette thématique contribue tout particulièrement à l’EMC.

• Le vivant et son évolution (page 126 des programmes du cycle 4)

ADN, mutations.

On peut étudier les radiations comme élément pouvant engendrer des mutations du vivant.

Monsieur Patrick SCHNEIDER Lycée Paul Gauguin

Cycle 3 : le fait nucléaire dans l’enseignement de SVT

Au sein des programmes de science du cycle 3, on retrouve des références à la notion d’énergie qui peuvent être des points de départ pour expliquer ce qu’est l’énergie nucléaire, l’atome.

Identifier des sources et des formes d’énergie. (page 212 des programmes du cycle 3)

L’énergie existe sous différentes formes (énergie associée à un objet en mouvement, énergie thermique, électrique…). Prendre conscience que l’être humain a besoin d’énergie pour vivre, se chauffer, se
déplacer, s’éclairer…
Reconnaître les situations où l’énergie est stockée, transformée, utilisée. Exemples de sources d’énergie utilisées par les êtres humains : charbon, pétrole, bois, uranium, aliments, vent, Soleil, eau et barrage, pile…
Repère de progressivité : Les besoins en énergie de l’être humain, la nécessité d’une source d’énergie pour le fonctionnement d’un objet technique et les différentes sources d’énergie sont abordés en CM1-CM2.

Répartition des êtres vivants et peuplement des milieux. (page 222 des programmes du cycle 3)

Relier les besoins de l’être humain, l’exploitation des ressources naturelles et les impacts à prévoir et gérer (risques, rejets, valorisations, épuisement des stocks).
Exploitation raisonnée et utilisation des ressources (eau, pétrole, charbon, minerais, biodiversité, sols, bois, roches à des fins de construction…).
Repère de progressivité : Les explications géologiques relèvent de la classe de 6ème.

Le site Eduscol présente une ressource pour le cycle 3 basée sur la présentation des différentes énergies. Elle permet à l’élève de comprendre l’origine et le fonctionnement des chaque source d’énergie, ainsi que leurs contraintes respectives.
séquence sources d’énergie

Monsieur Patrick Schneider : Lycée Paul Gauguin

La séquence retenue s’inscrit dans le programme de 1^ère Bac Pro « L’homme face aux avancées scientifiques et techniques : enthousiasmes et interrogations » et doit permettre de répondre à la problématique suivante : « En quoi les avancées scientifiques et techniques nécessitent-elles une réflexion individuelle et collective ? »

Sciences, techniques et progrès : le nucléaire. 1bcp_francais

Madame Averii Piritua, LP de Faa’a