L'hélium-3 n'existe quasiment pas sur Terre. Une quantité relativement faible se forme via l'interaction entre des rayons cosmiques et du lithium. D'une part, cela requiert une température très élevée : plus de 500 millions de degrés contre 150 millions pour la fusion deutérium-tritium.
En revanche, l'hélium 3 peut être produit par la désintégration du tritium (3H), isotope instable de l'hydrogène dont le noyau comporte un proton et deux neutrons. Ce dernier se transforme par radioactivité bêta en un noyau d'hélium 3 (avec émission d'un électron et d'un antineutrino).
Le plus abondant est l'Hélium 4 qui contient 2 protons et 2 neutrons dans son noyau. L'hélium 3 quant à lui ne possède qu'un seul neutron.
L'hélium 3, noté 3He, est l'isotope de l'hélium dont le nombre de masse est égal à 3 : son noyau atomique compte deux protons et un seul neutron, avec un spin 1/2+ pour une masse atomique de 3,016 03 g/mol .
En effet, le deutérium se trouve à l'état naturel dans l'eau de mer (33 g/m3). Le tritium peut, quant à lui, être fabriqué à partir du lithium que l'on trouve dans la croûte terrestre (20 mg/kg) ou dans les océans (0,00018 mg/m3).
Les taux de tritium relevés dans l'eau potable de ces communes sont tous largement inférieurs à 100 Bq/l (becquerels par litre), ils ne présentent pas de danger pour la santé.
Pour obtenir du deutérium, il suffit de distiller de l'eau, qu'il s'agisse d'eau douce ou d'eau de mer. Cette ressource est largement disponible et quasiment inépuisable. Chaque mètre-cube d'eau de mer contient 33 grammes de deutérium que l'on extrait de manière routinière à des fins scientifiques et industrielles.
Ainsi, l'hélium utilisé dans le monde provient essentiellement des gisements de gaz naturel découverts dans le Texas, l'Oklahoma, le Kansas et sur le flanc est des Montagnes Rocheuses.
L'hydrogène gagne facilement un électron et n'est pas un métal dans les conditions normales de température et de pression. L'hélium présente les propriétés chimiques d'un gaz noble et, pour cette raison, est rattaché au groupe 18 du tableau périodique.
L'hélium est, après l'hydrogène (76 % en masse), le 2e élément le plus répandu de l'univers (23 % en masse). Sur terre, il provient des particules alpha (He2+) produites par la désintégration d'éléments radioactifs comme l'uranium et le thorium ainsi que des rayons cosmiques soit une production annuelle de 3 000 t.
Ces trois types de réactions, la fission, la fusion, et la radioactivité, ont un point commun : ce sont des transformations nucléaires.
Transformation de l'hydrogène en hélium dans le Soleil
Comme toute étoile, le Soleil est un gigantesque réacteur nucléaire. En son cœur, des réactions nucléaires de fusion ont lieu, au cours desquelles l'hydrogène est transformé en hélium en libérant de l'énergie.
Deux types de réactions nucléaires : la fission et la fusion
La fission nucléaire est le résultat de la rupture d'un noyau atomique. Au cœur des centrales nucléaires, par exemple, les noyaux fissiles d'uranium subissent des réactions de fission nucléaire provoquées par un bombardement de neutrons.
L'hydrogène est un gaz combustible, non toxique qui est beaucoup plus léger que l'air (densité relative = 0.07) et s'élève rapidement vers le haut en cas de fuite.
le nombre de protons et de neutrons qu'ils contiennent. précédemment. sont des isotopes. Les atomes d'hélium -3 et d'hélium -4 sont également des isotopes.
L'hélium 4, noté ⁴He, est l'isotope de l'hélium dont le nombre de masse est égal à 4 : son noyau atomique compte deux protons et deux neutrons pour une masse atomique de 4,002 6 u et un spin 0+.
Ce procédé consiste, en résumé, à injecter un courant électrique dans l'eau, de manière à dissocier les atomes d'oxygène et d'hydrogène. Ces atomes d'hydrogène sont ensuite récupérés et stockés. L'hydrogène peut être transformé à nouveau en électricité propre grâce à la pile à combustible.
La matière est partout présente autour de nous. Elle est constituée d'atomes, eux-mêmes construits à partir de « briques plus petites », appelées particules élémentaires. L'origine de la matière présente sur Terre et dans l'Univers est expliquée aujourd'hui par le modèle du Big Bang.
Le plus abondant est l'oxygène avec près de 47 % de la croûte terrestre. Le deuxième plus abondant est le silicium avec 28 %.
L'hydrogène est le gaz le plus abondant de l'univers. Il est facile à obtenir, son prix est raisonnable et il est non polluant.
Inhalation d'hélium : les risques
Une inhalation excessive d'hélium, même pur, peut également comporter des risques. Le sang n'est alors plus suffisamment alimenté en dioxygène et cela peut provoquer des malaises, des évanouissements voire une asphyxie.
L'hélium ou le gaz hilarant sont des produits légaux en France. Toutefois, leur consommation conduit à différents effets physiques mais également psychiques. Il semble, de ce fait, important de prendre les précautions nécessaires afin d'en limiter les risques.
Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Son noyau atomique, appelé deuton ou deutéron, possède un proton et un neutron, d'où un nombre de masse égal à 2.
Les physiciens appellent eau lourde - ou parfois oxyde de deutérium --, une eau dans laquelle les atomes d'hydrogène de l'eau sont remplacés par des atomes de deutérium noté 2H ou D. Le deutérium est un isotope stable de l'hydrogène.
Distillation, électrolyse ou échange isotopique sont les méthodes les plus répandues. La distillation exploite les différences de masse entre l'hydrogène et son isotope lourd, le deutérium.