La fission nucléaire est un processus lors duquel un noyau lourd est divisé en plusieurs noyaux plus légers.
Cette réaction nucléaire se traduit par l'émission d'un ou plusieurs neutrons et un dégagement d'énergie très important.
Certains des plus gros noyaux (Z> 98) sont spontanément fissibles. Citons notamment l'uranium 235 et le californium 252.
Le noyau d'uranium 235 peut se désintégrer en émettant une particule α ou par fission.
1/ L'une des réaction de fission possible est la suivante.
2/ Si l'uranium 235 ne se désintégrait qu'en émettant des particules α, se demi-vie serait de 7,1 ×109 ans, alors que s'il ne se désintégrait que par fission, sa demi-vie serait de l'ordre de 1017 ans.
Le mode de désintégration le plus probable est : | l'émission d'une particule α | ||
la fission | |||
Il est possible d'augmenter fortement la probabilité qu'un noyaux se désintègre par fission en le bombardant avec un neutron. C'est cette méthode qui est utilisée dans les applications énergétiques (centrales nucléaires) et militaires (armement) de la fission.
L'énergie libérée lors d'une réaction de fission est énorme :
- la combustion du carbone suivant la réaction chimique C + O2 CO2 peut libérer 4 eV,
- la fission d'un atome d'uranium peut libérer plus de 100 MeV.
On peut aussi dire que la fission de 1 gramme d'uranium libère autant d'énergie que la combustion de 2 tonnes de pétrole.
On parle de fission en chaîne lorsque les neutrons produits par la fission d'un noyau engendrent à leur tour la fission d'autres noyaux et ainsi de suite.
Un réaction en chaîne, qui se produit avec une quantité suffisamment importante de combustible fissible peut mener à une libération d'énergie telle qu'elle ne devient plus contrôlable : c'est le principe de la bombe A.
Inversement, lorsque la quantité de combustible diminue, la réaction en chaîne peut s'arrêter.
Pour contrôler et entretenir la réaction, deux paramètres sont à prendre en compte :
- la quantité de combustible fissible,
- l'utilisation d'un modérateur qui ralenti les neutrons émis et augmente leur probabilité de collision avec les noyaux fissibles.