ÉNergie NucléAire

Nous expliquons ce qu’est l’énergie nucléaire et comment elle est obtenue. Aussi, à quoi ça sert, avantages, inconvénients et quelques exemples.

Qu’est-ce que l’énergie nucléaire ?

L’énergie nucléaire ou énergie atomique est le résultat des réactions qui se produisent dans les noyaux atomiques ou entre eux , c’est-à-dire l’énergie libérée lors des réactions nucléaires. Ces réactions peuvent se produire spontanément ou artificiellement.

Les réactions nucléaires sont des processus de combinaison ou de fragmentation des noyaux d’ atomes et de particules subatomiques . Les noyaux atomiques peuvent se combiner ou se briser , libérant ou absorbant de grandes quantités d’énergie dans le processus. Lorsque les noyaux se séparent, le processus est connu sous le nom de fission nucléaire, et lorsqu’ils se combinent, cela s’appelle la fusion nucléaire.

La fission nucléaire se produit lorsqu’un noyau atomique lourd est fragmenté en plusieurs noyaux plus petits et peut également produire des neutrons libres, des photons et des fragments nucléaires. La fusion nucléaire se produit lorsque plusieurs noyaux atomiques avec des charges similaires se combinent pour former un nouveau noyau de plus grand poids. Ces réactions se produisent dans les noyaux des atomes de certains isotopes d’ éléments chimiques tels que l’uranium (U) ou l’hydrogène (H).

La grande quantité d’énergie impliquée dans les réactions nucléaires est principalement due au fait qu’une partie de la masse des particules en réaction est directement convertie en énergie . Ce processus a été argumenté par le physicien allemand Albert Einstein en énonçant son équation :

E = mc²

Où:

• E : énergie
• m : masse
• c : vitesse de la lumière

Comme vous pouvez le voir, l’équation proposée par Einstein relie la masse et l’énergie.

L’énergie libérée dans les réactions nucléaires peut être utilisée pour produire de l’électricité dans les centrales thermonucléaires, en médecine nucléaire, dans l’industrie, dans les mines, en archéologie et dans de nombreuses autres applications.

Son utilisation principale est la production d’ énergie électrique , où l’énergie nucléaire est utilisée pour chauffer de grands volumes d’ eau ou pour générer des gaz , dont l’énergie thermique est ensuite utilisée pour entraîner de grandes turbines qui produisent de l’électricité.

L’utilisation contrôlée de l’énergie nucléaire est utilisée à des fins bénéfiques. C’est une source d’énergie très importante mais, malheureusement, elle est également utilisée à des fins de guerre dans la production d’armes nucléaires de destruction massive.

Voir aussi : Energies alternatives

Comment l’énergie nucléaire est-elle obtenue ?

L’énergie nucléaire est obtenue à la suite de la réaction nucléaire dans certains noyaux atomiques de certains éléments chimiques. Certains des processus les plus importants pour obtenir de l’énergie nucléaire sont la fission de l’isotope uranium-235 ( ²³⁵ U) de l’élément uranium (U) et la fusion des isotopes deutérium-tritium ( ^{2H – 3H} ) de l’élément hydrogène ( H ), bien que l’énergie nucléaire puisse également être obtenue à partir de réactions nucléaires dans les isotopes thorium-232 ( ²³² Th), plutonium-239 ( ²³⁹ Pu), strontium-90 ( ⁹⁰ Sr) ou polonium-210 ( ²¹⁰ Po).

La fission de l’uranium 235 ( ²³⁵ U) est une réaction exothermique , c’est-à-dire qu’elle libère beaucoup d’énergie. L’énergie dégagée chauffe le milieu dans lequel se déroule la réaction, qui peut être de l’eau par exemple.

Pour que la fission se produise, l’ isotope ²³⁵ U est bombardé de neutrons libres (bien qu’il puisse également être bombardé de protons , d’autres noyaux ou de rayons gamma) dont la vitesse est très contrôlée. De cette manière, un neutron libre peut être absorbé par le noyau, ce qui provoque sa déstabilisation et sa fragmentation, et génère d’autres noyaux plus petits, des neutrons libres, d’autres particules subatomiques et de grandes quantités d’énergie. Il est important de contrôler la vitesse des neutrons car si elle est très élevée, ils pourraient simplement toucher le noyau ou le traverser, et ils ne seraient pas absorbés pour produire une fission.

Les particules générées à la suite de la fission d’un noyau peuvent, à leur tour, être absorbées par d’autres noyaux voisins, qui seront également fissionnés, et les particules qui sont générées à la suite de cette autre fission, peuvent, à nouveau, être absorbées par d’autres noyaux, et ainsi de suite, produisant ce qu’on appelle : Réaction en chaîne.

Les réactions nucléaires en chaîne contrôlées ont de nombreuses applications bénéfiques , comme mentionné ci-dessus. Cependant, lorsque la réaction en chaîne n’est pas contrôlée, elle se poursuit jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de matière à fission, ce qui se produit en peu de temps. Ce processus incontrôlé est le principe de fonctionnement des bombes atomiques larguées par les États-Unis sur le Japon pendant la Seconde Guerre mondiale .

D’autre part, la fusion du couple deutérium-tritium ( ^{2H –} 3H ) est le processus de fusion nucléaire le plus simple qui existe . Pour que cette fusion se produise, il est nécessaire de rapprocher deux protons (l’un de ^2H et l’autre de ^3H ) afin que les forces d’interaction nucléaire forte (forces qui lient les nucléons, c’est-à-dire les protons et les neutrons, et qui doivent vaincre la force de répulsion entre les protons, puisqu’ils ont la même charge) l’emportent sur les forces d’interaction électrostatique, puisque les protons ont une charge positive, ils ont donc tendance à se repousser. Pour y parvenir, certaines pressions et décompressions sont appliquées, ainsi que des températuresTrès spécifique. Ce processus de fusion produit un noyau de ⁴ He, un neutron et une grande quantité d’énergie.

La fusion nucléaire est un processus qui se produit spontanément dans les étoiles , par exemple le Soleil, mais qui a également été généré artificiellement.

En général, les réactions nucléaires produisent des atomes instables qui, pour se stabiliser, émettent un excès d’énergie dans l’environnement pendant un certain temps. Cette énergie émise est appelée rayonnement ionisant, qui a suffisamment d’énergie pour ioniser la matière qui l’ entoure, c’est pourquoi il s’agit d’un rayonnement extrêmement dangereux pour toutes les formes de vie.

Voir aussi: élément chimique

A quoi sert l’énergie nucléaire ?

Les utilisations pacifiques de l’énergie nucléaire sont nombreuses, non seulement pour la production d’électricité (qui est déjà d’une importance énorme dans le monde industrialisé d’aujourd’hui) mais aussi pour la production d’énergie thermique utilisable et renouvelable, ou d’énergie mécanique , et même de formes de rayonnements ionisants. qui peut être utilisé pour stériliser du matériel médical ou chirurgical. Il est également utilisé pour propulser des véhicules , tels que des sous-marins atomiques.

Avantages de l’énergie nucléaire

Les avantages de l’énergie nucléaire sont :

• Peu contaminant. Tant qu’il n’y a pas d’accidents et que les déchets radioactifs sont correctement éliminés, les centrales nucléaires polluent moins l’environnement que la combustion de combustibles fossiles .
• Sûr. Tant que les exigences de sécurité sont respectées , l’énergie nucléaire peut être fiable, cohérente et propre.
• Efficace. Les quantités d’énergie libérées par ce type de réaction nucléaire sont énormes, comparées à la quantité de matière première dont elles ont besoin.
• Polyvalent. L’application des rayonnements et d’autres formes d’énergie nucléaire dans divers domaines de la connaissance humaine, comme la médecine, est importante.

Inconvénients du nucléaire

Les inconvénients de l’énergie nucléaire sont :

• Risqué. En cas d’accidents, comme celui qui s’est produit avec le réacteur nucléaire de Tchernobyl dans l’ex -Union soviétique , la population civile et même la vie animale sont exposées à un risque élevé de contamination radioactive.
• déchets. Les sous-produits radioactifs des centrales nucléaires sont difficiles à gérer et certains ont une très longue demi-vie (temps nécessaire à un atome radioactif pour se désintégrer).
• cher. La création de centrales nucléaires et l’utilisation de cette technologie coûtent généralement très cher.

Caractéristiques de l’énergie nucléaire

D’une manière générale, l’énergie nucléaire est puissante, efficace, un véritable accomplissement de la maîtrise humaine sur la physique . Cependant, c’est aussi une technologie à risque : après avoir vu les catastrophes causées par les bombes atomiques à Hiroshima et Nagasaki, ou l’accident de Tchernobyl en URSS, on sait que ce type de technologie représente un réel danger pour la vie sur la planète comme nous le savons.

exemples d’énergie nucléaire

Un exemple pacifique de l’utilisation de cette énergie est n’importe quelle centrale nucléaire, comme Ikata, au Japon . Un exemple de son utilisation dans la guerre a été le bombardement des villes japonaises d’Hiroshima et de Nagasaki en 1945 pendant la Seconde Guerre mondiale.