QCM nucléaire ; protonthérapie. Concours Manipulateur électroradiologie Nantes 2014

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Une désintégration nucléaire est :
A. Spontanée. Vrai.
B. Une réaction nucléaire. Vrai.
C. Une réaction chimique. Faux.

Lors d'une désintégration nucléaire spontanée :
A. Un noyau père se désintègre. Vrai.
B. Un noyau fils se désintègre. Faux.
C. Un rayonnement électromagnétique est émis. Vrai.
Bien souvent le noyau fils se trouve dans un état excité. Il revient à l'état fondamental en émettant un photon gamma.

Un échantillon a une activité de 480 Bq. Le nombre de noyaux désintégrés en une minute est : 8 ; 28800 ; 1 728000.
480 désintégrations par seconde soit 480*60 =28800 désintégrations par minute.

Les transformations nucléaires obéissent toujours aux lois suivantes :
 A. Conservation de la masse. Faux.
Il y a perte de masse et libération d'énergie.
B. Conservation de la charge et du nombre de masse. Vrai.
 C. Conservation du nombre de protons et du nombre de neutrons. Faux.
Il y a conservation du nombre de nucléons.

Le phosphore 30 3015P est radioactif ß+. Le noyau résultant de sa désintégratuion est :
 A. Le silicium 3014Si. Vrai.
3015P ---> 3014Si + 01e.
B. Le phosphore 2915P . Faux.
C. Le soufre 3016S . Faux..

Lors de la désintégration nucléaire d'équation 6027Co ---> 6028Ni +AZX, la particule émise est :
A. 01e. Faux.
Conservation de la charge : 27=28+Z d'où Z = -1 ; conservation du nombre de nucléons : 60 = 60 +A d'où A = 0.
B.  0-1e. Vrai.
C. 42He. Faux.

Le noyau 21484Po est radioactif alpha. Le noyau issu de sa désintégration a pour numéro atomique : 82 ; 84 ; 86.
21484Po ---> 21082X +42He.

Lors d'une réaction nucléaire :
A. La masse des produits est égale à la masse des réactifs. Faux.
Il y a perte de masse et libération d'énergie.
B. La masse des réactifs est plus petite que la masse des produits. Faux.
C. La masse des réactifs est plus grande que la masse des produits. Vrai.


Faux.

On s'intéresse à la réaction nucléaire d'équation 11H +21H --> 32He. L'énergie libérée est égale à :
A. |m(11H) +m(21H) -m(32He)|c2. Vrai.
B. |m(11H) -m(21H) +m(32He)|c2. Faux.
C. |m(32He) -m(21H) -m(11H)|c2. Vrai.

Le temps de demi-vie d'un élément radioactif ou période radioactive est la durée nécessaire pour que la moitié eses noyaux radioactifs d'une source se soit désintégrée. Si le nombre initial de noyaux est N0, le nombre de noyaux restant au bout de trois demi-vie est :
A. Zéro. Faux.
B. N0/6. Faux.
C. N0/8. Vrai. ( N0 / 23).

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La protonthérapie.
 La protonthérapie consiste  à traiter les tumeurs par un rayonnement ionisant dans le cas où la proximité des organes sensibles rendrait dangereux les traitements classiques de rariothérapie ( rayons X).
Des protons sont accélérés dans un accélérateur de particules appelé cyclotron. Son principe de fonctionnement est décrit dans la figure ci-dessous. Les deux "dees" sont des demi cylindres métalliques creux séparés l'un de l'autre par un petit espace.

Une haute tension alternative est appliquées entre les dees. Les protons sont accélérés  à chaque passage dans l'espace séparant les dees. A l'interieur des dees, leur trajectoire est courbée par un champ magnétique et ils décrivent des arcs de cercle de rayons croissants. Lorsqu'ils atteignent leur énergie maximale ils sont éjectés et dirigés vers la cible.
Source http://fr.wikipédia.org/wiki/Cyclotron.
Les protons vont traverser la matière pour déposer presque tout leur énergie à une profondeur donnée, puis s'arrêter net.
L'énergie initiale des protons détermine la profondeur atteinte et on peut la moduler. Les protons se dispersent peu le long de cette trajectoire, les régions adjascentes aux faisceaux subissent donc peu de dommages collatéraux. Le dépot d'énergie spécifique et localisé des protons offre la possibilité d'augmenter la dose reçue par la tumeur sans trop accroître celle déposée dans les tissus sains avoisinants. Ce qui est très utile pour traiter les tumeurs près d'organes sensibles chez l'enfant.
Source : http ://sciences.blogs.libération.fr/home/2010/11

La représentation graphique représente l'évolution de l'énergie déposée dans un tissu sur son trajet par un rayonnement de photon X, par un faisceau de protons modifiés et par un faisceau de protons natifs ( native protons, c'est à dire d'énergie constante de 250 MeV).

A. Le cyclotron.
Indiquer le type de force qui permet aux protons d'accéléer.
Une particue chargée placée dans un champ électrique est soumise à une force de Coulomb.
La tension imposée entre les dees est alternative. Expliquer pourquoi ?
A chaque demi-tour, les protons aborde l'espace entre les dees en changeant de sens. Pour être accéléer lors du passage dans cet espace, la tension  doit changer de sens est présenter un extrémum à chaque demi-tour.
Pourquoi faut-il courber la trajectoire ?
Les protons ne peuvent pas atteindre leur énergie maximale après un seul passage entre les dees. Plusieures passages sont nécessaires. Il faut donc guider les protons afin qu'il repassent plusieurs fois entre les dees.



L'énergie déposée.
Que devient l'énergie déposée par le faisceau de protons ?
La majeur partie de cette énergie est absorbée par la tumeur. Une faible partie est dissipée sur la trajectoire dans les tissus sains.
Déterminer la valeur de la profondeur à laquelle se situe la tumeur traitée dans le cas d'un faisceau natif ( native proton).
La courbe présente un pic vers 25 cm de profondeur.
Quel est l'intérêt du faisceau modifié pour agir sur une tumeur ?
Le faisceau de protons modifié permet de traiter les tulmeurs de quelques centimètres d'épaisseur.
Citer deux inconvénients de la radiothérapie par rapport à la protonthérapie.
La radiothérapuie endommage davantages de tissus sains environnants et photosensibles.
La dose totale de radiation dans le corps est plus grande.
Quel peut être l'avantage d'un faisceau de protons natifs par rapport aux autres ?
La protonthérapie cible précisément la tumeur en minimisant les dommages causés aux tissus biologiques.
Pourqui l'emploie-t-on plus souvent que la radiothérapie dans le cas de traitement des enfants ?
Chez les enfants les effets à long terme d'une dose importante de radiations ( déclenchement de tumeurs secondaires) serait problèmatique.


  

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