Ces trois types de réactions, la fission, la fusion, et la radioactivité, ont un point commun : ce sont des transformations nucléaires.
La fission et la fusion sont deux types de transformations nucléaires, c'est-à-dire qu'elles impliquent le noyau des atomes.
La fission nucléaire est le phénomène physique décrivant la division d'atomes radioactifs. En se divisant, ces atomes libèrent de l'énergie sous forme de neutrons. Au cœur d'une centrale nucléaire, c'est la fission de noyaux d'uranium ou de plutonium qui génère la chaleur nécessaire à la production d'électricité.
Une réaction nucléaire est le processus au cours duquel un ou plusieurs noyaux atomiques sont transformés pour donner des noyaux de masse et/ou de charge différentes. Elle se distingue d'une réaction chimique, qui ne concerne que les électrons ou les liaisons entre les atomes.
Lors d'une fusion nucléaire, deux noyaux lancés à grande vitesse entrent en collision et fusionnent pour former un seul noyau avec production de particules. Un noyau instable (ou radioactif) qui appartient à un élément chimique, se transforme spontanément en un nouveau noyau qui appartient à un autre élément chimique.
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.
La conclusion est simple : si nous voulons libérer de l'énergie nucléaire, il nous faut : Soit assembler des petits noyaux pour en faire de plus gros ; c'est la fusion. Soit casser des gros noyaux pour en faire de moins gros : c'est la fission.
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.
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.
La radioactivité, une donnée naturelle
de la terre, des roches qui renferment naturellement des atomes radioactifs comme l'uranium 238, le potassium 40 ou le thorium 232. Ainsi, sous nos pieds, de nombreuses roches, comme le granite, contiennent par exemple du radium produisant un gaz radioactif naturel : le radon.
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.
Le 2 décembre... Le 2 décembre 1942, Enrico Fermi, physicien Italien (1901-1954) alors émigré aux États-Unis, réalise à l'université de Chicago la première réaction en chaîne, fondée sur la fission de noyaux atomiques.
Les transformations nucléaires sont des réactions qui se déroulent à l'intérieur du noyau d'un atome et qui entraînent le dégagement d'une très grande quantité d'énergie : l'énergie nucléaire.
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 ».
Les noyaux instables sont dits radioactifs car ils émettent différents types de rayonnements en se transformant. Un type de noyau radioactif est appelé radionucléide. Pour tendre vers un état stable, les radionucléides se transforment spontanément en d'autres nucléides, radioactifs ou non.
L'uranium 235, noté 235U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 235 : son noyau atomique compte 92 protons et 143 neutrons avec un spin 7/2- pour une masse atomique de 235,043 93 g/mol .
Dans l'industrie nucléaire, on distingue deux types de noyaux : les noyaux « fissiles », qui sont susceptibles de subir une fission, quelque soit l'énergie des neutrons qui les percutent.
La fission des noyaux lourds libère de l'énergie, qui peut être exploitée dans les bombes A ou les centrales nucléaires. La fusion est une réaction nucléaire pendant laquelle deux noyaux légers s'assemblent pour former un noyau plus lourd.
Un noyau atomique d'uranium 235 capture un neutron. La présence de ce neutron supplémentaire provoque l'instabilité du noyau qui se désintègre. Deux, parfois aussi trois petits noyaux atomiques – appelés produits de fission – se forment alors. En même temps, il y a libération d'énergie et de deux à trois neutrons.
La réaction de fusion nucléaire.
La fission consiste à projeter un neutron sur un atome lourd instable (uranium 235 ou plutonium 239). Ce dernier éclate alors en 2 atomes plus légers. Cela produit de l'énergie, des rayonnements radioactifs et 2 ou 3 neutrons capables à leur tour de provoquer une fission.
La fusion nucléaire vise à l'effet inverse : il s'agit de rapprocher deux atomes d'hydrogène (deutérium et tritium) à des températures de plusieurs millions de degrés, comme au cœur des étoiles. Lorsque ces noyaux légers fusionnent, le nouveau noyau créé se retrouve dans un état instable.