Les centrales nucléaires :
Seule la fission nucléaire est maîtrisée par l’Homme.
La fission nucléaire est un phénomène qui fait que le noyau d’un atome lourd se divise en deux autres plus petits, dégageant une énergie très importante.
Il existe deux types de fission :
- la fission spontanée.
- la fission induite.
1) la fission spontanée :
La fission induite ne met en jeu que des noyaux très lourds, comme l’uranium 235 (Z=92). Le noyau étant très gros, les liaisons entre les différents constituants sont faibles : il arrive que le noyau se scinde en 2 sans qu’il n’y ait eu de choc avec une particule.
2) La fission induite :
C’est celle qu’utilise l’Homme dans les centrales nucléaires. Mettant toujours en jeu des noyaux lourds, (Z>89) il faut qu’une particule (un neutron) se cogne dans le noyau atomique. Le choc brise le noyau en 2, libérant de l’énergie ainsi que d’autres neutrons. Ces autres neutrons vont à leur tour percuter des noyaux et le même processus se répétera.
La réaction de fission la plus connue est celle de l’uranium 235:
X et Y étant deux noyaux moyennement lourds et généralement radioactifs : on les appelle des produits de fission.
Ainsi la fission induite d'un noyau d'uranium 235 peut donner deux produits de fission, le krypton et le baryum, accompagnés de trois neutrons :
Les fissions induites les plus couramment utilisées sont la fission de l'uranium 235, de l'uranium 238 et du plutonium 239.
La transformation nucléaire répond aux lois de conservation, comme celle des charges électriques et celle du nombre de nucléons.
● La radioactivité.
Il existe 3 sortes de radioactivité :
- la radioactivité α
- la radioactivité β-
- la radioactivité β+
Mais qu’est ce que la radioactivité ?
C’est la désintégration d’un noyau instable. Les produits radioactifs risquent à tout moment de se désintégrer. (La fission spontanée vient de noyaux radioactifs lourds)
Les produits d’une réaction nucléaires sont radioactifs :
La réaction nucléaire a créé 2 noyaux à partir d’un seul. Mais ces noyaux sont des isotopes instables. Ils se désintègrent pour retrouver une stabilité.
Chaque noyau instable, dit radioactif, se désintégrera inéluctablement à un instant imprévisible t, quel que soit le composé chimique auquel il appartient et quelles que soient les conditions physiques dans lesquelles il se trouve.
- la radioactivité α
Elle est due à un excès de nucléons. Elle affecte les noyaux situés sur le bord droit et au-delà de la vallée de stabilité du diagramme de Segré (couleur verte)
ZAX → Z-2A-4Y + 24He.
La particule d’Hélium rejetée pour assurer une stabilité est appelée rayon α. Il suffit d’une feuille de papier pour l’arrêter.
- la radioactivité β-
Elle affecte les noyaux qui possèdent trop de neutrons par rapport aux protons. Ils sont situés à gauche de la vallée de stabilité. (couleur bleue)
ZAX → Z+1AY + -10e + 00ν.
- la radioactivité β+
Elle affecte les noyaux qui possèdent trop de protons par rapport aux neutrons. A droite de la vallée de stabilité. (couleur jaune)
ZAX → Z-1AY + 10e + 00ν
Pour les radioactivités β, il faut que les charges se stabilisent. Dans le premier cas, c’est un électron qui est émis. Dans le second cas, c’est un positon (un électron positif). Il suffit d’une feuille d’aluminium pour le stopper. C’est un rayon β.
● Le rayonnement gamma
Pour chaque type de radioactivité, il y a émission d’un rayonnement : les rayons gamma. Ce sont des photons γ. En effet, après désintégration, le noyau se trouve dans un état dit « excité ». Pour retourner à l’état fondamental, il émet des rayons gamma.
Il faut une bonne épaisseur de plomb pour stopper ces photons très énergétiques.
Ce sont ces rayonnements et leurs conséquences sur les cellules qui rendent la radioactivité si peu appréciée.
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