- Qu'est-ce que l'énergie nucléaire ?
- Comment l'énergie nucléaire est-elle obtenue ?
- A quoi sert l'énergie nucléaire ?
- Avantages de l'énergie nucléaire
- Inconvénients de l'énergie nucléaire
- Caractéristiques de l'énergie nucléaire
- Exemples d'énergie nucléaire
Nous expliquons ce qu'est l'énergie nucléaire et comment elle est obtenue. Aussi, à quoi cela sert, avantages, inconvénients et quelques exemples.
L'énergie atomique est sûre, assez efficace et polyvalente.Qu'est-ce que l'énergie nucléaire ?
L'énergie nucléaire ou l'énergie atomique est le résultat des réactions qui se produisent dans les noyaux atomiques ou entre eux, c'est-à-dire l'énergie libérée lors des réactions nucléaires. Ces réactions peuvent se produire spontanément ou artificiellement.
Les réactions nucléaires sont des processus de combinaison ou de fragmentation des noyaux de atomes Oui particules subatomiques. Les noyaux atomiques peuvent se combiner ou se fragmenter, libérant ou absorbant de grandes quantités d'énergie au cours du processus. Lorsque les noyaux se fragmentent, le processus est connu sous le nom de fission nucléaire, et lorsqu'ils se combinent, il s'appelle fusion nucléaire.
La fission nucléaire se produit lorsqu'un noyau atomique lourd est fragmenté en plusieurs noyaux plus petits. poids, pouvant également produire des neutrons libres, des photons et des fragments du noyau. La fusion nucléaire se produit lorsque plusieurs noyaux atomiques avec des charges similaires se combinent pour former un nouveau noyau plus lourd. Ces réactions se produisent dans les noyaux des atomes de certains isotopes de éléments chimiques comme l'uranium (U) ou l'hydrogène (H).
La grande quantité d'énergie mise en jeu dans les réactions nucléaires est fondamentalement due au fait qu'une partie de la masse des particules en réaction est directement convertie en énergie. Ce processus a été argumenté par le physicien allemand Albert Einstein en posant son équation :
E = mc²
Où:
- ET: énergie
- m: Masse
- c: vitesse de la lumière
Comme vous pouvez le voir, l'équation proposée par Einstein relie la masse et l'énergie.
L'énergie libérée dans les réactions nucléaires peut être utilisée pour générer électricité dans les centrales thermonucléaires, en médecine nucléaire, dans l'industrie, dans les mines, dans archéologie et dans de nombreuses autres applications.
Son utilisation principale est la génération de énergie électrique, où l'énergie nucléaire est utilisée pour chauffer de grandes volumes à partir de L'eau ou pour générer des gaz, à qui énergie calorique il est ensuite utilisé pour entraîner de grandes turbines qui produisent de l'électricité.
L'utilisation contrôlée de l'énergie nucléaire est utilisée à des fins caritatives. C'est une source d'énergie très importante mais aussi, malheureusement, elle est utilisée à des fins militaires pour la production d'armes nucléaires de destruction massive.
Comment l'énergie nucléaire est-elle obtenue ?
L'énergie nucléaire est obtenue à la suite de la réaction nucléaire dans certains noyaux atomiques de certains éléments chimiques. Certains des processus les plus importants pour obtenir de l'énergie nucléaire sont la fission de l'isotope uranium-235 (235U) de l'élément uranium (U) et la fusion des isotopes deutérium-tritium (2H-3H) de l'élément hydrogène (H) , bien que l'énergie nucléaire puisse également être obtenue à partir de réactions nucléaires dans les isotopes thorium-232 (232Th), plutonium-239 (239Pu), strontium-90 (90Sr) ou polonium-210 (210Po).
La fission de l'uranium-235 (235U) est une réaction exothermique, c'est-à-dire qu'elle libère beaucoup d'énergie. L'énergie libérée chauffe le milieu dans lequel se déroule la réaction, qui peut être de l'eau par exemple.
Pour que la fission se produise, l'isotope 235U est bombardé de neutrons gratuit (bien qu'il puisse aussi être bombardé de protons, autres noyaux ou rayons gamma) dont la vitesse est très contrôlée. De cette façon, un neutron libre peut être absorbé par le noyau, le déstabilisant et se fragmentant, et produisant d'autres noyaux plus petits, des neutrons libres, d'autres particules subatomiques et de grandes quantités d'énergie. Il est important de contrôler la vitesse des neutrons car si elle est très élevée, ils pourraient simplement entrer en collision ou traverser le noyau, et ils ne seraient pas absorbés pour produire une fission.
Les particules générées à la suite de la fission d'un noyau, peuvent à leur tour être absorbées par d'autres noyaux voisins, qui seront également de la fission, et les particules qui sont générées à la suite de cette autre fission, peuvent, à nouveau, être absorbées par d'autres noyaux, et ainsi de suite, produisant ce que l'on appelle : Réaction en chaîne.
Les réactions nucléaires en chaîne contrôlées ont de nombreuses applications bénéfiques, comme mentionné ci-dessus. Cependant, lorsque la réaction en chaîne n'est pas contrôlée, elle se poursuit jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de matière à fission, ce qui se produit en peu de temps. Ce processus incontrôlé est le début de l'opération des bombes atomiques larguées par les États-Unis sur le Japon dans le Seconde Guerre mondiale.
En revanche, la fusion du couple deutérium-tritium (2H-3H) est le processus de fusion nucléaire le plus simple qui existe. Pour que cette fusion se produise, il est nécessaire de rapprocher deux protons (l'un de 2H et l'autre de 3H) afin que les forces d'interaction nucléaire forte (forces qui unissent les nucléons, c'est-à-dire les protons et les neutrons, et qui doivent vaincre la force de répulsion entre les protons, puisqu'ils ont la même charge) dépassent les forces d'interaction électrostatique, puisque les protons ont une charge positive, ils ont donc tendance à se repousser. Pour y parvenir, certaines pressions et décompressions sont appliquées, ainsi que températures Très spécifique. Ce processus de fusion produit un noyau 4He, un neutron et une grande quantité d'énergie.
La fusion nucléaire est un processus qui se produit spontanément dans étoiles, par exemple, le Soleil, mais qui a aussi été généré artificiellement.
En général, les réactions nucléaires produisent des atomes instables qui, pour se stabiliser, émettent un excès d'énergie vers le environnement pendant un temps déterminé. Cette énergie émise est appelée rayonnement ionisant, qui a suffisamment d'énergie pour ioniser le la matière autour d'elle, c'est pourquoi les radiations sont extrêmement dangereuses pour toutes les formes de vie.
A quoi sert l'énergie nucléaire ?
Les utilisations pacifiques de l'énergie nucléaire sont nombreuses, non seulement pour la production d'électricité (qui est déjà d'une importance énorme dans le monde industrialisé d'aujourd'hui) mais aussi pour la production d'énergie thermique utilisable et rétractable, ou de énergie mécanique, et même des formes de rayonnement ionisant qui peuvent être utilisées pour stériliser du matériel médical ou chirurgical. Il est également utilisé pour propulser des véhicules, tels que des sous-marins atomiques.
Avantages de l'énergie nucléaire
Les avantages de l'énergie nucléaire sont :
- Peu polluant. Tant qu'il n'y a pas d'accidents et que les déchets radioactifs sont correctement éliminés, les centrales nucléaires polluent moins l'environnement que brûler combustibles fossiles.
- En sécurité. Tant que les exigences de Sécurité, l'énergie nucléaire peut être fiable, cohérente et propre.
- Efficace. Les quantités d'énergie libérées par ces types de réactions nucléaires sont énormes par rapport à la quantité de matière première ils exigent.
- Polyvalent. L'application des rayonnements et d'autres formes d'énergie nucléaire dans divers domaines de la connaissance humaine, comme la médecine, est importante.
Inconvénients de l'énergie nucléaire
Les inconvénients de l'énergie nucléaire sont :
- Risqué En cas d'accident, comme celui qui s'est produit avec le réacteur nucléaire de Tchernobyl dans l'ancien Union soviétique, la population civile et même la vie animale sont à haut risque de contamination radioactive.
- Disposition. Les sous-produits radioactifs des centrales nucléaires sont difficiles à manipuler et certains ont une très longue demi-vie (le temps qu'il faut à un atome radioactif pour se désintégrer).
- Coûteux La création de centrales nucléaires et l'utilisation de ces La technologie c'est généralement très cher.
Caractéristiques de l'énergie nucléaire
D'une manière générale, l'énergie nucléaire est puissante, efficace, un véritable acquis de la maîtrise humaine sur la physique. Mais c'est aussi une technologie à risque : après avoir vu les catastrophes provoquées par les bombes atomiques à Hiroshima et Nagasaki, ou l'accident de Tchernobyl en URSS, on sait que ce type de technologie représente un réel danger pour la vie sur la planète. nous le savons.
Exemples d'énergie nucléaire
Un exemple pacifique de l'utilisation de cette énergie est n'importe quelle centrale nucléaire, comme celle d'Ikata, au Japon. Un exemple de son utilisation guerrière fut le bombardement de la villes Femmes japonaises d'Hiroshima et de Nagasaki en 1945 pendant la Seconde Guerre mondiale.