REACTION NUCLEAIRE. Usages et application

Transcription

1 REACTION NUCLEAIRE Usages et application

2 Première bombe: Alfred NOBEL Alfred se consacre entièrement à partir de 1862 à l'étude des explosifs et en particulier à l'utilisation et la commercialisation sécurisée de la nitroglycérine. Il s'attelle donc à rendre l'usage de la nitroglycérine moins dangereux, et est le premier à réussir à maîtriser sa puissance explosive.

3 Prise de conscience du danger «Le marchand de la mort est mort. Le D r Alfred Nobel, qui fit fortune en trouvant le moyen de tuer plus de personnes plus rapidement que jamais auparavant, est mort hier.» Le 27 novembre 1895, Alfred Nobel met un point final à son testament en léguant la quasi-intégralité de sa fortune pour la création d'un fonds dont les intérêts doivent être redistribués «à ceux qui au cours de l'année écoulée auront rendu à l'humanité les plus grands services» dans cinq domaines : la paix ou diplomatie, la littérature, la chimie, la physiologie ou médecine, et la physique: c'est la naissance du Prix Nobel.

4 Découverte de la radioactivité Un atome radioactif contient un noyau instable dont le nombre de nucléons ou la composition relative en protons et neutrons ne correspond pas à une situation stable. Le noyau de l'atome radioactif cherche à rallier la configuration stable la plus proche de sa composition en émettant des particules.

5 * La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux atomiques instables (dits radionucléides ou radioisotopes), se transforment spontanément en d'autres atomes (désintégration) en émettant simultanément des particules de matière (électrons, noyaux d'hélium, neutrons, etc.) et de l'énergie (photons et énergie cinétique). La radioactivité a été découverte en 1896 par Henri Becquerel dans le cas de l'uranium, et très vite confirmée par Marie Curie pour le radium. L'émission de particules matérielles et immatérielles est appelée rayonnement, et l'énergie des particules est suffisante pour entraîner l'ionisation de la matière traversée, d'où le nom de rayonnements ionisants. On distingue classiquement les rayons α constitués de noyaux d'hélium (également appelés particules α), les rayons β constitués d'électrons (particules β) et les rayons γ constitués de photons, auxquels il faut ajouter les neutrons qui dérivent des fissions spontanées. * Les effets sur un organisme vivant d'une exposition aux rayonnements ionisants (irradiation) dépendent du niveau et de la durée de l'exposition (aiguë ou chronique), de la nature du rayonnement ainsi que de la localisation de la radioactivité (exposition externe, interne, en surface, etc.). Les rayonnements provenant de substances radioactives sont largement utilisés dans l'industrie pour le contrôle de pièces manufacturées, les soudures, l'usure, et en médecine nucléaire à des fins de diagnostic à faible dose, et à des fins thérapeutiques à forte dose pour soigner les cancers. Lors des différents usages de la radioactivité, il convient naturellement de suivre les mesures de prévention, de protection et de contrôle adaptées au niveau de radioactivité.

6 Isotopes On appelle isotopes (d'un certain élément chimique) les nucléides partageant le même nombre de protons (caractéristique de cet élément), mais ayant un nombre de neutrons différent. Autrement dit, si l'on considère deux nucléides dont les nombres de protons sont Z et Z', et les nombres de neutrons N et N', ces nucléides sont dits isotopes si Z = Z' et N N'. Par extension, on appelle souvent isotope un nucléide caractérisé par son nombre de protons Z et son nombre de neutrons N(ou son nombre de masse A = Z + N). Exemple: Uranium 235 ou 238: ces 2 isotopes ont le même nombre de protons (92) mais ils n ont pas le même nombre de neutrons (143 ou 147).

7 Réaction nucléaire Une réaction nucléaire est une transformation d'un ou plusieurs noyaux atomiques. Elle se distingue d'une réaction chimique, qui ne concerne que les électrons ou les liaisons entre les atomes. La réaction chimique conserve les éléments, alors que la réaction nucléaire transforme un élément en un autre. Il existe deux types de réactions nucléaires : la fission et la fusion. La fission est la rupture du noyau de l'atome (séparant les protons et les neutrons les uns des autres) sous l'effet d'une collision par une particule mouvante (alors que dans le cas de la radioactivité, la fission du noyau est spontanée). La fusion nucléaire est au contraire l'association, la réunion de deux noyaux pour former un nouveau noyau unique.

8 Bombardement neutron sur noyau U 235

9 Vidéo c est pas sorcier sur les centrales nucléaires : Timing à visionner sujet 3 :01 3 :24 Roche uranium et mines 3 :59 5 :01 Description atome : noyau, proton (rouge) et neutron (vert) 5 :01 5:43 U 235 et U 238 : même nb de protons mais neutrons différents U 235 nécessaire 6 :55 7 :38 Fission : bombardement neutron sur U 235, réactions en chaine 7 :55 8 :17 8 :39 Rayonnement radioactif 9 :25 10 :56 Energie produite E = m c 2 17:24 18 :00 Tchernobyl

10 Application civile ou militaire Dans le langage courant, l énergie nucléaire correspond aux usages civils et militaires de l énergie libérée lors des réactions de fission nucléaire des noyaux atomiques au sein d'un réacteur nucléaire ou lors d'une explosion atomique (dans le cas d'une bombe thermonucléaire il existe aussi des réactions de fusion nucléaire).

11 Bombe A La bombe A, communément appelée bombe atomique, bombe à fission ou bombe nucléaire, est un engin explosif où l'énergie est obtenue par la fission nucléaire d'une masse critique d'éléments fissiles comme l'uranium 235 ou le plutonium 239. Dans l'histoire de l'arme nucléaire, c'est à ce jour le seul type de bombe ayant servi lors d'un conflit. Durant la Seconde Guerre mondiale, deux bombes A, baptisées respectivement Little Boy (à l'uranium) et Fat Man (au plutonium), furent utilisées par l'armée américaine pour bombarder les villes d'hiroshima et Nagasaki en août 1945.

12 Bombe Little Boy La ville d Hiroshima rasée par la bombe Little Boy

13 Bombe H Un engin thermonucléaire typique comprend deux étages, un étage primaire où l'explosion est initiée, et un secondaire, lieu de l'explosion thermonucléaire principale. La partie haute ou partie primaire : c'est la bombe à fission (de type bombe A) qui, en explosant, entraîne une très forte augmentation de la température et par là même le déclenchement de la fusion. La partie basse ou partie secondaire : c'est le matériau qui va fusionner, ici du lithium, accompagné d'un cœur de plutonium et d'une enveloppe d'uranium 238. Cette partie est entourée d'une mousse en polystyrène qui permettra une montée très haute en température. Enfin, il est possible d'utiliser un troisième étage, du même type que le second, pour produire une bombe à hydrogène beaucoup plus puissante. Cet étage supplémentaire est beaucoup plus volumineux (en moyenne dix fois plus) et sa fusion est amorcée par l'énergie dégagée par la fusion du deuxième étage. On peut donc fabriquer des bombes H de très grandes puissances en ajoutant plusieurs étages.

14 La java des bombes atomiques «Pour fabriquer une bombe " A " Mes enfants croyez-moi C'est vraiment de la tarte La question du détonateur S'résout en un quart d'heur' C'est de cell's qu'on écarte En c'qui concerne la bombe " H " C'est pas beaucoup plus vach' Mais un' chos' me tourmente C'est qu'cell's de ma fabrication N'ont qu'un rayon d'action De trois mètres cinquante.» «Voilà des mois et des années Que j'essaye d'augmenter La portée de ma bombe Et je n'me suis pas rendu compt' Que la seul' chos' qui compt' C'est l'endroit où s'qu'ell' tombe»