Le début de la fission nucléaire
La masse totale des deux petits noyaux étant plus petite que celle du gros noyau, la différence de masses m s'est transformée en énergie E sous forme de chaleur suivant la formule d'Einstein:
E =m c2, c étant la vitesse de la lumière.
La réaction en chaîne
Suivant le même schéma, chacun des 3 neutrons va bombarder un gros noyau qui va se casser en deux noyaux plus petits avec dégagement de chaleur et émission de 3 neutrons et ainsi de suite. C'est la réaction en chaîne, le nombre de neutrons obtenus donc de fissions est successivement:
1, 3, 32 = 9, 33 = 27, 34 = 81, 35 = 243, .....
La fission est contrôlée si l'on peut arrêter la réaction en chaîne, elle n'est pas contrôlée (pour la bombe atomique) si la réaction en chaîne ne s'arrête pas.
La bataille de l'eau lourde
Qu'est-ce que l'eau lourde? Une molécule d'eau ordinaire H2O est formée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène, une molécule d'eau lourde D2O est formée d'un atome d'oxygène et de deux atomes de deutérium qui est un isotope de l'hydrogène (son noyau atomique possède un proton et un neutron tandis que celui de l'hydrogène possède seulement un proton, mais dans les deux cas un seul électron gravite autour du noyau pour former un atome). La densité de l'eau lourde est plus élevée que celle de l'eau ordinaire, d'où son nom d'eau lourde.
L'eau lourde est un modérateur qui ralentit les neutrons libérés par la fission, ce qui favorise la réaction en chaîne.
Pendant la seconde guerre mondiale les Allemands ont commencé à produire en Norvège de l'eau lourde pour construire une bombe atomique, les alliés ont envoyé des commandos qui ont réussi à détruire tous les stocks d'eau lourde: c'est la bataille de l'eau lourde, que vous avez peut-être vue dans un très beau film: Les Héros de Télémark avec Kirk Douglas et Richard Harris. Vous pouvez encore voir une vidéo de ce film sur Internet.
La bombe atomique A
Si l'Allemagne nazie n'a heureusement pas fabriqué une bombe atomique, les Etats-Unis malheureusement, sous la présidence de Truman, ont lancé dans leur guerre contre le Japon une bombe atomique A à l'Uranium sur Hiroshima le 6 Août 1945 faisant 140 000 morts et une deuxième au Plutonium sur Nagasaki le 9 Août 1945 faisant 70 000 morts.
Après 1945, s'ajoutent de nombreux décès des suites de ces bombardements.
Les réacteurs nucléaires
Fort heureusement la fission nucléaire peut être maîtrisée, contrôlée (sauf catastrophes!) dans des réacteurs nucléaires.
Plusieurs générations de réacteurs nucléaires ont vu le jour : la France possède actuellement 58 réacteurs de 2ème génération, des réacteurs EPR de 3ème génération fournissant une puissance électrique jusqu'à 1650 MW (1650 millions de watts!) sont en cours de construction par la France (un en Finlande, un en France à Flamanville). La France prévoit de construire deux autres en Chine, deux autres dans les Emirats Arabes Unis.
Les centrales nucléaires
Les réacteurs nucléaires sont installés dans des centrales nucléaires.
Le fonctionnement d'une centrale nucléaire est le même que celui des centrales thermiques classiques fonctionnant avec du charbon, du pétrole ou du gaz, à la différence que le combustible utilisé comme source de chaleur est de l'uranium par exemple. La chaleur libérée par un réacteur nucléaire permet de chauffer de l'eau afin d'obtenir de la vapeur d'eau, la pression de cette vapeur fait tourner à grande vitesse une turbine, laquelle entraîne un alternateur qui produit de l'électricité.
Pour les centrales construites près des fleuves, l'eau est directement puisée et rejetée sans aucune radioactivité dans le fleuve mais pour les centrales trop éloignées de sources d'eau abondantes, la vapeur d'eau est refroidie dans des tours de refroidissement pour revenir dans le circuit, une partie s'évapore dans l'atmosphère: ce sont ces panaches de fumée blanche qui sortent des centrales nucléaires.Pour ou contre le nucléaire?
Vaste question que je vais à peine effleurer.
Les inconvénients
-les déchets radioactifs dont la durée de vie se compte en milliers de siècles et pour le stockage desquels on n'a trouvé aucune solution durable,
-les risques de catastrophes (Tchernobyl, Fukushima).
Les avantages
-l'énergie électrique produite est considérable,
-aucune pollution de l'atmosphère (pas de CO2).
Dans mon prochain article, j'expliquerai ce qu'est la fusion nucléaire.
EXCELLENTE ANNEE 2015 !!!
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