Prepa HelpCentrale-Supélec 2024 PSI Physique-chimie 1 : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2024, filière PSI, en 4 heures. Thème : Autour d'une centrale nucléaire : thermique du combustible, cycle de Hirn, alternateur, titrage de l'acide borique, solubilité de l'oxyde de nickel.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Partie I : étude du circuit primaire. Équation de la diffusion thermique en géométrie cylindrique avec source, températures du combustible, de la gaine et du fluide avec la loi de Newton, profil T(r) et critères de sûreté. Prise en compte d'une puissance volumique sinusoïdale en z : bilan sur l'eau, température de paroi, température dans la barre et altitude de son maximum.
- Partie II : étude du circuit secondaire. Premier principe en écoulement, cycle de Hirn tracé sur le diagramme des frigoristes du document réponse, titre en vapeur, efficacité comparée à celle de Carnot, cycle à double surchauffe, efficacité d'un cycle réel à partir d'un tableau de données et puissance aux bornes de l'alternateur.
- Partie III : étude de l'alternateur. Spire tournant dans un champ magnétique uniforme : intensité en régime sinusoïdal forcé, moment moyen du couple, puissance mécanique moyenne et puissance dissipée par effet Joule.
- Partie IV : contrôle de la concentration en bore dans le circuit primaire. Titrage pH-métrique de l'acide borique en présence de D-mannitol : constante d'équilibre, constante d'acidité apparente, exploitation de trois courbes pour trouver la concentration et les masses introduites. Titrage conductimétrique : loi de conductivité avant et après l'équivalence et possibilité de doser le bore.
- Partie V : étude de la contamination des circuits par les produits d'activation. Diagrammes de prédominance et d'existence du nickel à 300 °C, origine de l'irradiation et choix du pH. Modèles de Palmer puis de Tremaine et Leblanc pour la solubilité de NiO(s), équations des droites log(s) = f(pH), programme Python à compléter pour le diagramme de distribution, pH de solubilité minimale et conséquences à l'arrêt à froid.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Réactions acide-base
- Réactions de dissolution et de précipitation
- Régime sinusoïdal forcé
- Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
- Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
- Techniques fondamentales de calcul en analyse
- Fonctions usuelles et lecture des graphes
Chaque chapitre a son cours, ses méthodes, ses pièges et des exercices corrigés. L'essai gratuit donne accès aux chapitres offerts de ta filière.