Centrale-Supélec 2020 MP Physique-chimie 1 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2020, filière MP, en 4 heures. Thème : Énergie électrique d'origine nucléaire : radioactivité de l'uranium, cristal UO2, thermique d'un crayon combustible et cycle à vapeur.

À savoir sur cette copie. L'énoncé renvoie à un document réponse (données numériques, figure A, diagramme (T,s)) qui ne figure pas dans le fichier publié sur le site du concours (vérifié le 5 novembre 2026). Les questions qui s'en servent ne peuvent pas être traitées avec ce seul PDF. Nous ajouterons ces pages si le concours les publie.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : l'uranium, source d'énergie. Loi de décroissance radioactive, constante radioactive et période, évolution de la proportion d'uranium 235 dans les minerais, puissance dégagée par une parcelle de sol ; maille de UO2 de structure fluorite, population et paramètre de maille ; énergie d'une pastille et masses de combustible d'une centrale à charbon et d'une centrale nucléaire pour un foyer.
• Partie II : le cœur du réacteur. Analyses préliminaires sur la forme du combustible et la surface d'échange, modèle d'un crayon cylindrique à puissance volumique uniforme en régime stationnaire : choix qualitatif du profil T(r), puissance volumique et puissance linéique, température au centre, puis modèle amélioré de la température en surface et effet d'une conductivité thermique variable.
• Partie III : du réacteur aux turbines. Bilan d'enthalpie pour un écoulement à une ou plusieurs entrées et sorties, placement des états du circuit secondaire sur le diagramme (T,s) de l'eau, enthalpies massiques, titres de vapeur et débits, réversibilité des turbines, débit du circuit tertiaire, rendement du cycle avec et sans surchauffeur.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Fonctions usuelles et lecture des graphes
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Équations différentielles linéaires
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles

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