RADIOACTIVITÉ
La radioactivité comme source d'énergie
Une réaction de fission, comme celle qui est écrite en (9), est une source d'énergie considérable, de l'ordre de 200 MeV pour des nucléides avec A = 240. Cela signifie que la fission d'1 gramme d'uranium (U) produit autant d'énergie que la combustion de 2,5 tonnes de charbon. La fission spontanée concerne peu de noyaux ; en revanche, on peut provoquer la fission en irradiant par des neutrons un élément dit « fissile ». C'est le cas en particulier de 235U, présent à 0,7 p. 100 dans l'uranium naturel. La fission transite par un état excité de 236U. La réaction (9) produisant en moyenne 2,5 neutrons, on peut utiliser les neutrons produits pour induire une autre réaction de fission, et récupérer au passage une énergie considérable. C'est le principe de la réaction en chaîne.
La fission contrôlée
Dans un réacteur nucléaire en fonctionnement, on garde exactement 1 neutron par fission pour auto-entretenir la réaction, le surplus de neutrons étant absorbé par des matériaux idoines. Plusieurs technologies sont employées. La plupart des réacteurs du parc nucléaire français sont à eau pressurisée (R.E.P., en anglais P.W.R.) ; ils utilisent de l'uranium naturel enrichi à 3 p. 100 en 235U. Les neutrons de fission sont ralentis par un modérateur, afin de provoquer un rendement optimal pour chaque fission. Les réactions de fission produisent aussi toute une gamme de produits, malheureusement radioactifs pour la plupart.
Les bombes
Le principe de la « bombe atomique » est celui d'une fission non contrôlée, le plus souvent à base de 235U ou de 239Pu. Au départ, une fission produit 2 neutrons, qui produisent 2 fissions donnant 4 neutrons, qui produisent 4 fissions donnant 8 neutrons, etc. Le temps de production d'une fission est quasi instantané. La réaction en chaîne entraîne en un temps très bref une quantité gigantesque de fissions responsables d'une énergie libérée phénoménale. Les effets dévastateurs de la bombe sont tout d'abord la chaleur et l'onde de choc au voisinage immédiat de l'explosion. Les effets dus à la radioactivité surviennent à plus long terme pour les individus fortement exposés.
Un avatar moderne de cette bombe est la « bombe à neutrons » qui minimise les effets de chaleur, mais qui maximise l'émission de neutrons. Elle présente la particularité de tuer les hommes, mais d'épargner le matériel.
Les déchets nucléaires
La partie intéressante de la réaction de fission (9) est la production de (n) nécessaire à la réaction en chaîne. Elle produit aussi des « fragments » de fission de masse intermédiaire (90 < A < 140), et des nucléides de grande masse (A = 240 environ) produits par des captures successives de (n) sur les noyaux de grande masse. La plupart des sous-produits ne participent pas à la réaction en chaîne et, étant souvent fort actifs, ils sont très indésirables : ce sont les déchets nucléaires. On distingue trois types de déchets selon leur activité, et selon leur période (les déchets de très courte période disparaissent d'eux-mêmes) : ceux de classe A, B ou C par ordre de toxicité. Ils peuvent être gazeux, liquides ou solides. On en élimine certains, directement ou après traitement, dans l'environnement. Mais la période d'un élément est une constante de la nature et l'homme n'a aucun pouvoir pour la changer et accélérer le processus de désintégration. Les déchets de longue période, comme le 239Pu, sont très encombrants. On peut effectuer un retraitement sur les barres irradiées, pour séparer les produits de fission de l'uranium et réutiliser celui-ci. Mais les déchets ultimes à période longue posent un problème très grave à notre société. Pour le moment, on se contente de les stocker dans des conditions les plus[...]
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Écrit par
- Bernard SILVESTRE-BRAC : chargé de recherche au C.N.R.S.
Classification
Médias
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Collection Guy Pallardy
Nucléides connus
Encyclopædia Universalis France
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