E1 Fission nucléaire induite par les neutrons

Topique

Lorsqu'un gros noyau atomique fissile — uranium-235, uranium-233 ou plutonium-239 — absorbe un neutron, ce neutron supplémentaire peut le déstabiliser suffisamment pour le scinder en deux ou plusieurs noyaux plus légers : les produits de fission. Cette fission libère simultanément trois éléments distincts : de l'énergie cinétique, qui se répartit entre les produits de fission et est éjectée à grande vitesse ; un rayonnement gamma émis au moment même de la fission ; et plusieurs neutrons libres supplémentaires, qui n'appartiennent plus à aucun noyau et sont disponibles pour des réactions ultérieures.

Tous les noyaux fissiles ne réagissent pas de la même manière lorsqu'ils sont soumis à cette absorption : l'uranium naturel contient principalement de l'uranium-238, qui ne se fissionne pas facilement en présence de neutrons de faible énergie, mélangé à une petite fraction d'uranium-235, qui, lui, se fissionne facilement. Cette différence de comportement explique pourquoi le combustible de la plupart des réacteurs nucléaires doit subir un processus d'enrichissement qui augmente la proportion d'uranium 235 avant de pouvoir être utilisé.

Les produits de fission résultant de la fission ne constituent pas un ensemble fixe de particules, mais une grande variété de noyaux plus légers, dont la plupart sont instables : ils sont sujets à leur propre désintégration radioactive, ce qui explique à lui seul l'origine de la chaleur résiduelle décrite plus loin dans cette même section. De plus, l'énergie libérée par la fission d'un seul noyau est extraordinairement grande comparée à celle de toute réaction chimique ordinaire, précisément parce qu'elle libère l'énergie stockée dans l'interaction forte qui assure la cohésion du noyau, une interaction bien plus intense que les liaisons chimiques qui régissent la combustion classique.

C’est pourquoi ce module, qui s’ouvre sur un neutron qui déstabilise un noyau, se termine en soulignant que cette même fission laisse deux héritages distincts : des neutrons libres capables de répéter le processus dans un autre noyau, et des produits de fission instables dont la désintégration continuera à libérer de l’énergie longtemps après que la fission initiale se soit produite.

ID:3952