E5 Densité énergétique du combustible nucléaire

Topique

La quantité d'énergie extractible d'une masse donnée de combustible nucléaire est infiniment supérieure à celle de tout combustible conventionnel de même masse : la fission complète d'une petite quantité d'uranium 235 libère une énergie des millions de fois supérieure à celle libérée par la combustion chimique d'une même masse de charbon.

Cette différence de plusieurs ordres de grandeur n'est pas fortuite, mais reflète directement l'origine de l'énergie dans chaque cas : la combustion chimique libère l'énergie stockée dans les liaisons électroniques externes des atomes, tandis que cette même fission nucléaire, déjà décrite dans le premier modèle de ce catalogue, libère l'énergie stockée dans la force qui assure la cohésion du noyau, une interaction bien plus intense que toute liaison chimique.

Cette densité énergétique extrême implique que la quantité physique de combustible à manipuler, transporter et stocker est considérablement inférieure à celle requise par une centrale thermique conventionnelle de capacité équivalente, et que le volume de déchets par unité d'énergie produite est, par conséquent, très faible. Cependant, contrairement aux cendres d'une centrale thermique au charbon, ces déchets restent radioactifs pendant de très longues périodes, ce qui implique des considérations de manipulation totalement différentes de celles des combustibles conventionnels.

Par conséquent, ce module, qui commence par comparer l'énergie d'une même masse de deux combustibles, conclut en démontrant que cette différence même dans l'origine physique de l'énergie — liaisons électroniques contre force nucléaire — explique à la fois l'avantage pratique de manipuler une quantité de combustible bien moindre et l'inconvénient pratique de devoir gérer des déchets qui restent radioactifs longtemps après leur utilisation.

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