La fission nucléaire est le phénomène par lequel un noyau atomique lourd est scindé en deux ou en quelques nucléides plus légers. Cette réaction nucléaire s'accompagne de l'émission de neutrons et d'un dégagement d'énergie très important.
La fission est l'éclatement d'un atome lourd en atomes plus légers lors de la collision entre un atome et un neutron par exemple. Cette réaction est accompagnée d'une émission de neutrons, de rayonnements ionisants et d'un fort dégagement de chaleur.
Le contrôle de la fission nucléaire : la réaction en chaîne
La fission s'accompagne en général aussi de la formation de neutrons de grande énergie qui peuvent à leur tour aller percuter d'autres noyaux et provoquer d'autres fissions : le phénomène peut ainsi se poursuivre et donner une « réaction en chaîne ».
Si ces deux termes se ressemblent car ils se déroulent au niveau du noyau atomique, ils désignent pourtant des processus radicalement différents ! Là où la fusion consiste à rassembler deux noyaux légers pour en faire un plus lourd, la fission casse un noyau lourd en deux noyaux plus légers.
En pratique, la fission nucléaire pousse le noyau à se diviser en fragments de masse identique, appelés produits de fission. À ce moment, d'autres neutrons sont libérés. Ils sont de nouveau capturés par les noyaux atomiques des produits de fission, ce qui crée une réaction en chaîne continue.
Le principal avantage de la fusion thermonucléaire est qu'elle libère une quantité d'énergie bien plus grande que la fission et ne produit pas de déchets radioactifs pendant des milliers d'années.
La fission induite a lieu lorsqu'un noyau lourd capture une autre particule (généralement un neutron) et que le noyau ainsi composé se désintègre alors en plusieurs fragments. 0n. X et Y étant deux noyaux moyennement lourds et généralement radioactifs : on les appelle des « produits de fission ».
La fusion est une réaction nucléaire pendant laquelle deux noyaux légers s'assemblent pour former un noyau plus lourd. Les protons des noyaux se repoussant mutuellement, la fusion ne peut pas être un phénomène spontané mais doit être provoquée en se plaçant à hautes températures.
Une énergie abondante : A masse égale, la fusion d'atomes légers libère une énergie près de quatre millions de fois supérieure à celle d'une réaction chimique telle que la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz, et quatre fois supérieure à celle des réactions de fission nucléaire.
Les produits de fission sont les restes d'un noyau lourd d'uranium ou de plutonium qui s'est fragmenté à la suite de la capture d'un neutron. Cendres de la fission, ils contribuent à l'essentiel de la radioactivité présente dans le combustible irradié des réacteurs.
Un peu d'histoire
La fission nucléaire a été découverte par l'Allemand Otto Hahn et son assistant Fritz Strassmann avec la contribution d'une physicienne autrichienne, Lise Meitner.
Ces trois types de réactions, la fission, la fusion, et la radioactivité, ont un point commun : ce sont des transformations nucléaires.
Se dit du noyau d'un atome qui peut subir la fission et de l'atome lui-même ou de la matière qui contient de tels atomes.
Lorsqu'un neutron vient heurter un noyau d'uranium, celui-ci se casse en libérant d'autres neutrons et de l'énergie sous forme de chaleur. Les neutrons libérés vont percuter d'autres noyaux d'uranium et ainsi de suite : la réaction s'auto-entretient, on parle alors de réaction en chaîne.
L'uranium naturel
L'isotope 235 de l'uranium est dit « fissile », c'est-à-dire qu'il peut se casser en deux noyaux plus petits, sous l'effet d'un neutron. C'est ce qu'on appelle la fission nucléaire, réaction qui libère une grande quantité d'énergie.
La raison principale pour laquelle la fission nucléaire est utilisée pour la production d'électricité réside dans le fait qu'avec une modération appropriée et l'utilisation de barres de contrôle, les neutrons libres éjectés de la réaction de fission peuvent ensuite continuer à réagir à nouveau avec le combustible.
En 1934, Ernest Rutherford réalise la première réaction de fusion en laboratoire (entre atomes de deutérium).
La fusion nucléaire est une réaction physique qui se déroule au cœur des étoiles : des noyaux atomiques fusionnent, dégageant l'énergie à l'origine de la lumière et de la chaleur qu'émettent les étoiles.
1. Relatif au noyau de l'atome et à l'énergie qui en est issue ainsi qu'aux techniques qui utilisent cette énergie. 2. Qui appartient au noyau de la cellule.
Il est produit par la désintégration spontannée de certains éléments radioactifs du coeur, et si ce signal n'est pas assez important, on amorce la réaction à l'aide d'une source de neutrons plus active. Il suffit d'un rien pour casser un noyau d'uranium.
ITER est le plus grand projet scientifique mondial des années 2010. Il contiendra le plus grand réacteur à fusion nucléaire du monde lors de son achèvement en 2025.
Fusionner des atomes sur Terre n'est pas simple. Il faut faire fondre deux atomes et provoquer la fusion de leurs noyaux alors que leurs charges électriques respectives ont tendance à les séparer. Les noyaux doivent pour cela se trouver dans un état d'agitation thermique intense.
Le 15 septembre 2022, le Conseil ITER a nommé Pietro Barabaschi le quatrième* directeur général d'ITER Organization. Le nouveau directeur général prendra ses fonctions au mois d'octobre.
Si la désintégration est spontanée, on parle de radioactivité naturelle. Si elle est provoquée par une réaction nucléaire, on parle de radioactivité artificielle ou induite. Dans le globe terrestre, la radioactivité est la principale source de chaleur.