Energie nucléaire

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Fission et fusion

L'énergie nucléaire peut être libérée de deux façons : en cassant des noyaux atomiques lourds ou en fusionnant des noyaux très légers, ce qu'on appelle respectivement la fission et la fusion nucléaire. Si depuis longtemps la fission est contrôlée pour la production d'électricité, ce n'est pas encore le cas de la fusion qui est difficile à réaliser car il faut rapprocher deux noyaux qui ont tendance naturellement à se repousser.
La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau qui contient beaucoup de protons et neutrons, tels les noyaux d'uranium et de plutonium) est divisé, à la suite de la capture d’un neutron primaire, en deux fragments plus légers.
Cette réaction de fragmentation se traduit par l'émission de deux à trois neutrons secondaires et un dégagement d'énergie très important.
La fission spontanée est un phénomène extrêmement rare. Par exemple, pour un noyau comme l'uranium-238, la fission spontanée n'intervient qu'une fois sur 2 millions de désintégrations.
Le seul noyau fissile naturel est un isotope de l'uranium (U-235), présent en faible proportion (0,7 %) dans les minerais d'uranium. Il existe d'autres noyaux fissiles, mais il faut les produire dans les réacteurs. Il s'agit principalement du plutonium-239 (généré à partir de l'uranium-238) et de l'uranium-233 (généré à partir du thorium-232).
La fission est le plus souvent provoquée par la capture d'un neutron dans un noyau très lourd, fissile, fragilisé par un trop grand nombre de protons et neutrons. Ce noyau très volumineux se scinde alors en noyaux plus stables, libérant de l'énergie.
Ce phénomène découvert en 1938 par Otto Hahn et Lise Meitner serait resté marginal s'il n'était possible de le multiplier à travers un mécanisme de réaction en chaîne. La fission est accompagnée de quelques neutrons qui peuvent générer d’autres fissions. L'énergie nucléaire libérée ne concerne plus alors des atomes isolés, mais des quantités considérables de matière.
La réaction en chaîne peut prendre un tour explosif dans le cas de la bombe atomique. Dans les réacteurs nucléaires, cette réaction est contrôlée.
Le phénomène de fission nucléaire induite fut décrit le 17 décembre 1938 par Otto Hahn et Fritz Strassmann.
On doit à Hans von Halban, Frédéric Joliot, Lew Kowarski (en France) et à Enrico Fermi (aux États-Unis) la découverte, en 1939, de la réaction en chaîne provoquée par l'émission de neutrons lors de la fission.
La fusion nucléaire est une réaction où deux noyaux atomiques légers s’assemblent pour former un noyau plus lourd ; par exemple un noyau de deutérium et un noyau de tritium s’unissent pour former un noyau d’hélium, plus un neutron.
Cette réaction est à l’origine de l’énergie rayonnée par le Soleil permettant d’atteindre des températures de plusieurs millions de degrés.
Actuellement, aucun appareillage ne permet de produire de l’énergie en contrôlant les réactions de fusion nucléaire. Des recherches sont en cours afin que l’énergie de fusion produite soit supérieure à celle investie dans le chauffage des particules. Ces recherches sont menées dans le cadre international du projet ITER, afin de développer l’usage civil de l’énergie de fusion nucléaire pour la production électrique. (Voir aussi le texte "Qu'est-ce que la fusion nucléaire?" dans la partie du site consacrée aux Nouvelles technologies de production de l'énergie nucléaire).

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