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L'energie nucléaire

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1 L'energie nucléaire le Dim 25 Jan - 19:56

Avant toute chose j'aimerai remercier Paddington pour l'aide qu'il a apporté à la vérification des informations. Notamment en ce qui concerne les calculs.




Que vous soyez partisan ou opposant du nucléaire , il me semble important de vous faire partager quelques concepts simples sur cette technologie qui je l'espère vous permettront de la comprendre d'un autre point de vue que "c'est bien" ou "c'est pas bien". Si jamais il y a une erreur à corriger ou une précision que vous voudriez faire parvenir vous êtes les bienvenus. Aussi, je vais essayer de parler le plus simplement possible pour que tout le monde comprenne.

On commence par LA plus célèbre des équations : E=mc² Mise au jour par Einstein, cette équation est sans conteste l'une des plus importantes et des plus intéressantes.

E qui est l'énergie en J (joule)
m qui est la masse en kg (kilogramme)
Pour ce qui suivra sachez que les * et les . représenteront une multiplication .
c² étant le carré de la vitesse de la lumière ( aussi appelée célérité elle vaut approximativement 3,0*10⁸m/s et son carré c² donc vaut environ 9,0*10¹⁶m²/s² si vous n'êtes pas très amis avec les maths retenez seulement 9,0*10¹⁶)
Cette formidable équation nous permet de connaître ( approximativement ) l'énergie que l'on peut tirer à partir d'une certaine masse , elle nous démontre par ailleurs que la masse n'est en fait qu'une forme d'énergie.

Maintenant imaginons que nous cherchions à connaître l’énergie que l'on peut extraire d'un gramme de matière .

On commence par convertir 1g en kg. On obtient 10^-3kg ( Le ^ représente une puissance , ici nous lirons 10 puissance -3 kg) ou encore une fois pour les moins matheux 0,001kg. Maintenant, nous avons toutes les informations nécessaires :
E = 10^-3*9.0^16
E = 9.10^13

Ainsi on peux calculer qu'un seul gramme de matière puisse être "convertit" en 90 000 000 000J ou encore en 90 Milliards de Joules. C'est inimaginable et pourtant, si on réussissait à convertir l'un de vos stylos en énergie, la puissance dégagée serait de l'ordre de la bombe tsar... Mais ce n'est qu'une équation et il faut encore lui trouver une application.

Et c'est là qu’intervient le neutron. « Le neutron est une particule subatomique de charge électrique nulle. » (merci wikipedia) Mais qu'est ce que ça veux dire ? Pour le comprendre, il faut savoir qu'il existe plusieurs particules qui forment les atomes , ici nous nous intéresserons à 3 de ces particules ( qui sont elles même composées d'autres particules mis à part les électrons selon l'état actuel de nos connaissances ). Bref , ces 3 particules sont appellés protons , neutrons et électrons , le "noyau" de l'atome est formé par les protons qui sont "collés" entre eux par l'action des neutrons , on appelle cette force "interaction nucléaire" ( Ne plongeons pas dans les détails , cela risque de très rapidement se compliquer si nous le faisons) ces protons portent une charge électrique positive , elle est égale à environ +1,602*10^-19C ) les neutrons ne portent comme déjà dit aucune charge et pour finir les électrons eux gravitent autour du noyau et portent une charge négative qui est l'exact opposé de celle des protons soit environ -1,602*10^-19C , Le Coulomb C , étant une unité comme une autre ) . Le neutron ne portant aucune charge électrique n'est théoriquement pas impacté par les charges des autres particules. La plupart des noyaux sont stables , c'est à dire que le nombre de neutrons est équilibré par rapport au nombre de protons la force d'interaction nucléaire est donc "optimale" , protons et neutrons sont parfaitement "collés" ensemble mais il existent certains atomes qui naturellement ont un déficit ou un surplus d'une des deux particules et son dit instables , pour libérer ce trop plein d'énergie ils ont tendances à émettre un rayonnement radioactif ( lorsqu'on les "bombarde" de neutrons par exemple ) on différencie trois types de rayonnement alpha , bêta , et gamma , le premier étant le moins dangereux et le dernier le plus nocif .

Certains atomes notamment l'uranium 235 (composé de 92 protons pour 143 neutrons) uui est d'ailleurs un des plus lourd de la nature. (propriété qu'il partage avec le noyau de plutonium) Or, lorsque l'on bombarde ce noyau d'uranium à coup de neutrons, il devient instable mais au lieux de chercher à se rééquilibrer comme les autres, il se scinde en deux nouveaux noyaux plus légers (généralement du baryum, moins massique. C'est ce qu'on appel plus généralement les déchets nucléaires) et projette deux ou trois neutrons. Jusque là vous me direz que ce n'est qu'une exception sans grande importance et pourtant... Il se trouve qu'en pesant ces deux nouveaux noyaux, leur masse est légèrement inférieur au noyau d'origine. On a donc une parte de masse. Mais nous sommes en physique et en physique, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme... Et devinez en quoi s'est convertit cette masse perdue... En énergie, exactement ! Einstein avait donc raison . Et nous avons ici le principe de la fission nucléaire. La seule chose qui nous manque est la réaction en chaîne mais celle-ci est obtenue d'elle même. Lorsqu'un noyau d'U235 se "casse", les neutrons projetés vont aller casser d'autres noyaux et ce jusqu'à ce que tout les noyaux d'U235 y soient passés. Lorsque cette réaction est laissée sans contrôle, on a une explosion nucléaire comme celle de Trinity ou d'Hiroshima... Mais, lorsque l'on absorbe les neutrons expulsés lors de la fission en en laissant qu'un seul, on a une réaction contrôlée et c'est ce qu'il se passe dans les centrales nucléaires.

Il y a une autre manière d'avoir cette énergie. C'est la fusion nucléaire. Ce procédé est très différent de la fission et ne doit impérativement pas être confondu avec. Son principe est de faire fusionner deux atomes d'hydrogènes (les plus légers du tableau périodique, pour être plus précis, on utilise des isotopes de l’hydrogène comme le deutérium (eau lourde) ou le tritium (eau super lourde)). Cette fusion dégage une énergie considérable et pour cause, c'est comme ça que fonctionne la plupart des étoiles . En fusionnant ces atomes d'hydrogènes on obtient un noyau d'hélium. Le problème c'est que provoquer une fusion et surtout la contrôler est extrêmement difficile. Le premier moyens qu'on a trouver est de faire sauter une bombe atomique à côté, on obtient alors une bombe thermonucléaire sur le principe de Castle Bravo ou de la Tsar bomba... Aujourd'hui, on on essaie de la contrôler et si on y arrive un jour, la fusion deviendra une énergie sûre, dont les stocks sont à notre échelle illimités et qui ne produit que des déchets de courte durée de vie (de l'ordre de 50 ans pour la fusion contre 100 000 pour la fission).

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