La fission nucléaire divise le noyau d’un atome lourd, libérant énergie sous forme de chaleur utilisée dans les centrales nucléaires pour produire de l’électricité.
Comment la fission nucléaire génère-t-elle de l’énergie
La fission nucléaire est un processus dans lequel le noyau d’un atome lourd se divise en deux noyaux plus petits, libérant une grande quantité d’énergie. Cette énergie est principalement sous forme de chaleur, et c’est cette chaleur qui est utilisée dans les centrales nucléaires pour produire de l’électricité.
Le processus de fission
Le plus couramment utilisé en fission nucléaire est l’uranium-235 (235U), un isotope de l’uranium qui est fissile, c’est-à-dire qu’il peut subir une fission lorsqu’il est frappé par un neutron. La réaction de fission nucléaire peut se résumer par l’équation suivante :
1n + 235U → 236U → Xe + Sr + 3 1n + énergie
Dans cette équation, un neutron libre (1n) frappe un noyau d’uranium-235, ce qui forme un noyau d’uranium-236 très instable. Ce noyau instable se scinde rapidement en deux noyaux plus petits (xénon et strontium dans cet exemple) tout en libérant additional trois neutrons et une grande quantité d’énergie.
La réaction en chaîne
- Les neutrons libérés peuvent à leur tour frapper d’autres noyaux d’uranium-235, provoquant davantage de fissions.
- Cette série continue de fissions est appelée une réaction en chaîne.
Pour que la réaction en chaîne soit contrôlable, on utilise des modérateurs de neutrons (comme l’eau ou le graphite) et des barres de contrôle (généralement faites de matériaux tels que le cadmium ou le bore qui absorbent les neutrons) pour réguler le nombre de neutrons disponibles pour induire de nouvelles fissions.
Conversion de la chaleur en électricité
- La chaleur générée par la fission nucléaire est utilisée pour chauffer de l’eau dans un circuit primaire, produisant de la vapeur.
- Cette vapeur met en mouvement une turbine connectée à un générateur électrique.
- Le générateur convertit l’énergie mécanique de la turbine en énergie électrique qui est ensuite distribuée via le réseau électrique.
Énergie libérée par la fission
L’énergie libérée par la fission d’un seul noyau d’uranium-235 est d’environ 200 MeV (mégaélectronvolts). Pour mettre cela en perspective, fissionner un gramme d’uranium-235 libère près de 24 000 kilowattheures (kWh) d’énergie, une quantité énorme comparée aux combustibles fossiles.
Avantages et défis
- Avantages :
- Production d’énergie massive à partir de petites quantités de combustible.
- Faibles émissions de gaz à effet de serre.
- Défis :
- Gestion des déchets radioactifs.
- Risque de fusion du réacteur.
- Prolifération nucléaire.
Le développement de la technologie nucléaire continue d’évoluer pour surmonter ces défis et maximiser les avantages, rendant ainsi la fission nucléaire une source d’énergie potentiellement très bénéfique pour le futur.
