Toute l’énergie que nous produisons provient de processus chimiques et physiques de base.
Tout au long de l’histoire, nous y sommes parvenus en brûlant des matériaux à base de carbone, comme le bois, le charbon et le gaz, ou en exploitant l’énergie du soleil, du vent et de l’eau.
La fission et la fusion sont deux processus physiques qui produisent des quantités massives d’énergie à partir des atomes.
Ils produisent des millions de fois plus d’énergie que d’autres sources par le biais de réactions nucléaires.
Fission
La fission se produit lorsqu’un neutron heurte un atome plus gros, le forçant à s’exciter et à se diviser en deux atomes plus petits, également appelés produits de fission. D’autres neutrons sont également libérés et peuvent déclencher une réaction en chaîne.
Lorsque chaque atome se divise, une énorme quantité d’énergie est libérée.
L’uranium et le plutonium sont les plus couramment utilisés pour les réactions de fission dans les réacteurs nucléaires de puissance car ils sont faciles à initier et à contrôler.
L’énergie libérée par la fission dans ces réacteurs chauffe l’eau pour la transformer en vapeur. La vapeur est utilisée pour faire tourner une turbine et produire de l’électricité sans carbone.
Fission nucléaire
- La réaction de fission ne se produit pas normalement dans la nature
- La fission produit de nombreuses particules hautement radioactives
- L’énergie libérée par la fission est un million de fois supérieure à celle libérée par les réactions chimiques, mais inférieure à l’énergie libérée par la fusion nucléaire
- Une catégorie d’arme nucléaire est la bombe à fission, également connue sous le nom de bombe atomique ou bombe à atomes
- La fission est la division d’un gros atome en deux ou plusieurs petits atomes
- Une masse critique de la substance et des neutrons à haute vitesse sont nécessaires
- Il faut peu d’énergie pour séparer deux atomes dans une réaction de fission
- La fission nucléaire est la division d’un noyau massif en photons sous forme de rayons gamma, neutrons libres et autres particules subatomiques. Dans une réaction nucléaire typique impliquant du 235U et un neutron : 23592U + n = 23692U suivi de 23692U = 14456Ba + 89 36Kr + 3n + 177 MeV
Fusion
La fusion se produit lorsque deux atomes s’assemblent pour former un atome plus lourd, comme lorsque deux atomes d’hydrogène fusionnent pour former un atome d’hélium.
C’est ce même processus qui alimente le soleil et crée d’énormes quantités d’énergie, plusieurs fois supérieures à la fission. Il ne produit pas non plus de produits de fission hautement radioactifs.
Les réactions de fusion sont étudiées par les scientifiques, mais il est difficile de les maintenir pendant de longues périodes en raison de l’énorme quantité de pression et de température nécessaire pour réunir les noyaux.
Fusion nucléaire
- La fusion se produit dans les étoiles, comme le soleil
- Peu de particules radioactives sont produites par la réaction de fusion, mais si un « déclencheur » de fission est utilisé, des particules radioactives en résulteront
- L’énergie libérée par la fusion est trois à quatre fois plus importante que l’énergie libérée par la fission
- Une catégorie d’armes nucléaires est la bombe à hydrogène, qui utilise une réaction de fission pour « déclencher » une réaction de fusion
- La fusion est la fusion de deux ou plusieurs atomes plus légers en un seul plus grand
- Un environnement à haute densité et haute température est nécessaire
- Une énergie extrêmement élevée est nécessaire pour rapprocher deux ou plusieurs protons suffisamment pour que les forces nucléaires surmontent leur répulsion électrostatique
- La fusion nucléaire est la réaction par laquelle deux ou plusieurs noyaux se combinent pour former un nouvel élément de numéro atomique plus élevé (plus de protons dans le noyau). L’énergie libérée lors de la fusion est liée à E = mc^2 (la célèbre équation énergie-masse d’Einstein). Sur terre, la réaction de fusion la plus probable est la réaction Deutérium-Tritium. Le deutérium et le tritium sont tous deux des isotopes de l’hydrogène. 2 1Deutérium + 3 1Tritium = 42He + 10n + 17,6 MeV
- La fusion du deutérium avec le tritium crée de l’hélium 4, libère un neutron et libère 17,59 MeV d’énergie
Avantage de la fusion nucléaire sur la fission nucléaire
- Dans le cas des réactions de fusion, les réacteurs de fusion ne peuvent pas soutenir une réaction en chaîne et ne peuvent donc jamais fondre comme les réacteurs de fission
- La réaction de fusion produit très peu ou, si les bons atomes sont choisis, aucun déchet radioactif
- Dans le cas de la fission nucléaire, des déchets radioactifs importants sont produits et l’élimination des déchets radioactifs est un problème compliqué
- Pour l’énergie nucléaire, la fusion est le meilleur choix
- L’énergie libérée par la fusion est trois à quatre fois supérieure à celle libérée par la fission. Cela est dû au fait que la quantité de masse transformée en énergie est beaucoup plus importante dans une réaction de fusion que dans une réaction de fission
- La fusion est un combustible essentiellement inépuisable, peu coûteux et disponible dans le monde entier
- La densité énergétique élevée du combustible dans la fusion permet de produire de l’énergie de base sans coûts de transport importants
- Dans la fusion, il n’y a pas de production de gaz à effet de serre, de suie ou de pluies acides, et aucune possibilité d’emballement ou de fusion qui pourrait poser un risque pour la sécurité publique, avec un risque minimal de prolifération
- La fusion ne produit que des déchets radioactifs à courte durée de vie
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