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En physique, la fission nucléaire (une réaction thermo-nucléaire ) est la séparation d'un noyau atomique lourd en plusieurs légers, avec lors de la réaction une perte de masse convertie en énergie.
| Table of contents |
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2 Spontanée ou induite 3 Réactions 4 Réaction en chaîne et masse critique 5 Maitrise de la réaction 6 Historique 7 Voir aussi |
Les noyaux suceptibles de fissioner sont dits fissibles.
Les noyaux fissibles les plus importants sont l'uranium 235, l'uranium 233, et le plutonium 239. L'uranium 235 est le plus utilisé dans les réacteurs nucléaires civils. Il est produit à partir de l'uranium naturel par enrichissement (seulement 0,72% du minerai). Le plutonium 239 est utilisé dans les bombes nucléaires, en raison de son acceptation des neutrons rapides et de la facilité de production de combustible très riche (80%). En effet, un atome d'uranium 237 (99,2% du minerai) qui capte un neutron se décompose (par radioactivité) en plutonium 239.
De la même façon que la radioactivité, la fission nucléaire provient d'une instabilité de quelques isotopes, qui ne se dégradent alors pas en émettant simplement des radiations (particule légère: noyau d'hélium, électron, positron ou photon) mais éclatent en plusieurs morceaux, pas toujours identiques. Dans ce cas, elle est dite spontanée. Elle peut également être provoquée par la collision d'un neutron à haute vélocité et d'un noyau atomique de matière fissible. On parle alors de fission nucléaire induite.
C'est cette fission nucléaire induite qui est utilisée comme source afin de produire de l'énergie nucléaire, dans les bombes atomiques, les centrales nucléaires, les sous-marins à propulsion nucléaire, etc.
On distingue deux types de fission nucléaire induite, à neutrons rapides, et à neutrons lents. Dans ce dernier cas, on freine les neutrons grâce à un modérateur (par exemple de l'eau).
La séparation du noyau produit de l'énergie sous forme de dégagement thermique, de radiations et de lumière, et déclenche l'émission de neutrons à haute vélocité.
Par exemple, l'uranium 235 sous l'impact d'un neutron d'énergie sufisante se transforme en uranium 236 hautemment instable, qui se scinde immediatement en :
A leur tour, les neutrons vont entrer en collision avec d'autres noyaux, formant une réaction en chaîne. Les restes du noyau nucléaire formant de nouveaux noyaux plus légers. Pour que cette réaction en chaîne puisse avoir lieu, il faut qu'une quantité suffisante de matière fissible soit présente. Cette quantité est appellée masse critique.
Contrairement aux bombes, pour utiliser l'energie nucléaire de manière contrôlée, il faut maintenir la réaction en chaîne en équilibre stable. L'absorbtion des neutrons excédentaires est realisée grâce à l'introduction d'éléments neutres (non fissibles) dans la matière fissible. C'est ce qui est fait dans un réacteur nucléaire, à l'aide de barres de graphite, bore ou cadmium par exemple. Ces barres permettent également d'arrêter le réacteur en quelques secondes en cas d'accident.
Matière fissible
Spontanée ou induite
Réactions
Réaction en chaîne et masse critique
Maitrise de la réaction
Historique
Voir aussi