Réaction nucléaire provoquée

Réaction de fission

Définition
La fission est une réaction nucléaire provoquée dans laquelle un noyaux lourd donne naissance à deux noyaux plus léger, sous l'impact d'un neutron.

Exemple: 23592U + 10n -> 9438Sr + 13954Xe + 310n

Remarque: l'écriture de l'équation bilan doit respecter les lois de conservation de A et Z (loi de Soddy). Les neutrons produits par la réaction peuvent à leur tour provoquer d'autres fissions. On a donc une réaction en chaîne.

Bilan d'énergie

En supposant que l'énergie cinétique des noyaux, ainsi que celle du neutron incident soit négligeables, calculer en Joules, puis en MeV, l'énergie libérée par la fission d'un noyau d'uranium.

On calcule la perte de masse :
|Δm| = (mu + mn) - (mSr + mXe + 3mn)
|Δm| = 0,1902 u

Puis l'énergie libérée associée à un noyau :
E = |Δm|.c² = 2,9.10-11 Jouls
E = 2,9.10-11 / 1,6.10-13 = 178,7 MeV

Puis l'énergie libérée associée à une mole : on utilise le nombre d'Avogadro.
E = 2,9.10-11 x 6,02.1023
E = 1,7.103 Jouls

Sachant qu'une tonne équivalent pétrole égal à 4,2.1012 Jouls, calculons la masse de pétrole nécessaire pour produire la même énergie :

E = 1,7.103 / 4,2.1012 = 400 T.E.P

Application

La fission nucléaire est réalisée de façon contrôlée dans les réacteurs des centrales nucléaires, et de façon non-contrôlées, dans les bombes atomiques.

Réaction de fusion

La fusion nucléaire est une réaction nucléaire au cours de laquelle deux noyaux légers fusionnent pour donner un noyau plus lourd et plus stable.

Exemple: 21H+ 31H -> 42He + 10n

Cette réaction de fusion libérée de l'énergie.

La fusion nucléaire libère beaucoup d'énergie, mais pour la réaliser, il faut des températures de l'ordre de 108 Kelvin, d'où le nom de réaction thermonucléaire. Ce type de réaction se fait naturellement dans les étoiles. Dans la bombe H, ou bombe thermonucléaire, la fusion est incontrôlée. On essai de contrôler cette réaction autrement avec le programme ITEK, entre autre.