Le principe de l'énergie de fission
A. La fission induite
Les isotopes et les réactifs nucléaires
Le constituant de base de toute la matière de l’univers est l’atome. Celui-ci est constitué :
- D’un noyau, lui même constitué de protons, particules chargées positivement, et de neutrons, particules non chargées ;
- D’électrons, particules chargées négativement et formant le nuage ou cortège électronique.
Un atome est électriquement neutre. Il possède donc autant d’électrons que de neutrons.
Il existe au total 92 atomes différents ( plus 19 atomes artificiels ). Ils se différencient par leur nombre de protons (leur numéro atomique). Deux atomes qui ont le même nombre de protons peuvent avoir un nombre de neutrons différents. C’est ce qu’on appelle des isotopes ( du grec "iso" signifiant identique). Un isotope est caractérisé par son nombre de nucléons (protons+neutrons).
Il existe plusieurs isotopes de l’atome d’uranium, de numéro atomique 92. Parmi eux, l'235U peut être utilisé pour une réaction de fission induite, car, en étant percuté par un neutron, il peut se séparer en deux atomes plus petits, en dégageant de l'énergie.
La fission de l'uranium 235
On bombarde le noyau d’un atome avec un neutron. Ce neutron est capté par le noyau de l’atome, qui devient 236U. Le noyau formé est instable. Il va donc se séparer en deux noyaux plus petits ( par exemple, 92Kr et 141Ba) et rejeter simultanément deux ou trois neutrons. Cette réaction n’est pas spontanée : elle a été provoquée par le neutron avec lequel on a bombardé le noyau de l’atome d’uranium. C’est pourquoi on parle de fission induite.
Pendant une telle réaction, le nombre total de protons et de neutrons se conservent.
Exemple :
Conservation du nombre de protons : 0 + 92 = 38 + 54 + 3 X 0
Conservation du nombre de nucléons, et donc du nombre de neutrons :
1 + 235 = 92 + 141 + 3 X 1
Cette réaction s’accompagne d’un fort dégagement d’énergie sous forme de chaleur. En effet, la formule d'Einstein E=mc² lie masse et énergie. Comme, dans une réaction de fission, la masse des réactifs est plus importante que celle des produits, la différence est compensée par un dégagement d'énergie. Des rayons alpha, bêta ou gamma se dégagent également, mais nous en parleront dans la seconde partie. Le 239Pu peut aussi être utilisé pour la fission induite. D’autres produits sont alors obtenus. On retiendra cependant que l'uranium enrichi reste le combustible le plus utilisé.
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