La fission et la fusion sont deux façons de libérer de l'énergie des noyaux atomiques via une réaction nucléaire. La différence entre eux réside dans le processus: l'un fusionne des atomes avec des noyaux plus petits en les fusionnant tandis que l'autre les sépare en produits de fission. Dans les deux cas, la quantité d'énergie impliquée est si importante, des millions de fois plus qu'à partir d'autres sources d'énergie, que ces processus nucléaires ne se produisent que dans des conditions spécifiques.
Qu'est-ce que la fusion nucléaire?
En tant que verbe, fuse est synonyme de « combiner » ou de « mélanger ». Il s'ensuit que dans un processus de fusion nucléaire, deux noyaux légers fondre pour former un noyau plus lourd. Par exemple, deux atomes d'hydrogène peuvent fusionner pour former un deutérium.
Énergie extrêmement élevée, généralement sous forme de chaleur extrême créant des températures très élevées, et une pression est nécessaire pour amadouer deux noyaux fortement positifs qui se repousseraient normalement dans un espace suffisamment proche pour que la fusion se produise, libérant de l'énergie nucléaire dans le traiter.
En conséquence, ce processus ne se produit qu'à l'intérieur d'étoiles comme le soleil qui ont un réacteur de fusion naturel dans leur cœur. L'humanité peut créer temporairement les conditions de la fusion nucléaire, par exemple avec une bombe à hydrogène, mais le maintien de températures aussi élevées nécessaires à une réaction contrôlée et continue à utiliser comme source d'énergie n'est pas encore possible.
Une fois que la fusion nucléaire commence, cependant, elle peut continuer de manière autonome. réaction en chaîne. En effet, les atomes plus petits avec des masses allant jusqu'à celle du fer sur le tableau périodique dégagent plus d'énergie lorsqu'ils sont fusionnés qu'il n'en faut pour les fusionner (une réaction exothermique). En tant que telle, la fusion nucléaire est le processus par lequel la plupart des étoiles dégagent de l'énergie.
Qu'est-ce que la fission nucléaire?
La fission, qui peut être définie comme l'acte de diviser quelque chose en parties, est la contraire de fusion.
Dans la fission nucléaire, un noyau lourd se brise en noyaux plus légers. La rupture se produit lorsqu'un neutron percute un noyau lourd, créant des sous-produits très radioactifs et instables, ainsi que davantage de neutrons, qui continuent de se décomposer dans une réaction nucléaire en chaîne.
L'énergie libérée par la fission nucléaire est des millions de fois plus efficace que celle libérée par la combustion d'une masse équivalente de charbon. Contrairement aux réactions de fusion, les réactions de fission sont relativement faciles à initier et à contrôler à l'intérieur des réacteurs nucléaires, ce qui en fait une source d'énergie très répandue.
Exemples de fission et de fusion
- Réacteurs nucléaires: les ingénieurs utilisent généralement du plutonium ou de l'uranium pour réaction de fission, contrôlant le taux avec de l'eau et des tiges de matériau non réactif qui absorbent les neutrons libres. L'énergie libérée dans les réactions de fission chauffe l'eau et la vapeur qui en résulte fait tourner des turbines qui produisent de l'électricité à usage humain.
- Bombes atomiques: Réactions de fission nucléaire se produisent dans les bombes atomiques. Contrairement à une centrale nucléaire, la réaction n'est pas contrôlée, ce qui permet une réaction en chaîne rapide qui entraîne la libération d'énergies incroyables à la fois. La seule façon dont les humains sur Terre peuvent créer les conditions nécessaires à la fusion, la bonne température avec suffisamment de masse écrasée à une pression suffisamment élevée, est d'initier la fission avec une bombe.
- Désintégration radioactive: Fission nucléaire se produit également dans la désintégration radioactive, lorsqu'un élément émet spontanément de l'énergie sous forme de particules. La demi-vie de la désintégration radioactive, ou le temps nécessaire à la moitié des noyaux radioactifs d'un échantillon pour se décomposer, dépend de la stabilité globale du noyau. Les matières radioactives naturelles sur Terre subissent constamment des réactions de fission de cette manière.
- Le noyau des étoiles: Réactions de fusion nucléaire se produisent naturellement sous la température et la pression intenses à l'intérieur d'une étoile. C'est la base de la plupart de l'énergie que dégagent les étoiles.
- Fusion à froid: une manière hypothétique de créer la fusion nucléaire à « températures ambiantes », ce qui en fait une source d'énergie artificielle viable, la fusion à froid n'a jamais été développée avec succès.