Théorie
de la physique nucléaire
29 juin 2025
Copyright Michel Vonlanthen
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Un atome est formé d'un noyau composé de neutrons et de protons en quantité égale, autour duquel tournent des électrons sur plusieurs couches concentriques. Dans un atome stable, le nombre de protons, de neutrons et d'électrons est identique.
(Source: Wikipedia)
Le nombre de protons
détermine le matériau selon le classement du
tableau périodique des éléments. Ce tableau
(tableau de Mendeleïv), a été inventé par Dmitri
Ivanovitch Mendeleïev
Par contre, ils peuvent devenir instables si le nombre de neutrons diffère de celui des protons. On parle alors d'isotopes. L''atome a toujours le même nombre de protons (donc d'électrons) et son classement chimique dans le tableau est toujours le même. Par exemple, un atome de radium restera un atome de radium. Par contre il acquérra d'autres caractéristiques dont celle de devenir radioactif et de se désintégrer. Un atome instable se désintègre et se transforme spontanément en un autre élément en dégageant des particules (neutrons, protons, etc.) et de l'énergie sous forme de photons (lumière) et d'énergie cinétique, c'est le rayonnement ionisant. "Ionisant" car il a la particularité de modifier la matière qu'il traverse en lui enlevant des électrons .
(source: Wikipedia)
Le rayonnement se divise en 3 faisceaux qui partent dans 3 directions différentes en fonction du champ électrique ou magnétique qu'ils traversent:
La désintégration spontanée est d'autant plus grande que le nombre de protons de l'atome est grand. Ce phénomène a été découvert en 1896 par Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie et Ernest Rutheford. Par exemple, l'uranium (92 protons) se désintègre plus que le radium (88).
Anciennes unités: R/h, Roëntgen par heure: intensité, maintenant des Sievert Dose en R (Roëntgen), maintenant des Gray
Voir cet article très intéressant sur le blog
de mon copain le Dr Goulu:
L'uranium se trouve dans la nature sous forme d'isotopes, ce qui signifie qu'il se désintègre spontanément. C'est d'ailleurs comme cela qu'on peut le découvrir, en mesurant la radioactivité du sol au moyen d'un compteur Geiger.
J'ai dit plus haut que le phénomène de la radioactivité se produit d'autant plus que l'atome a un nombre élevé de protons. C'est la raison pour laquelle on utilise des isotopes d'uranium ou de plutonium dans les centrales et les bombes atomiques.
Mais il y a encore un autre phénomène: la réaction en chaîne. C'est la réaction que cause un neutron, envoyé sur un atome fissile, qui produit un plus grand nombre de neutrons, et qui ainsi se multiplient à l'infini.
Deux façons de provoquer une réaction en chaîne:
Le principe d'une centrale atomique productrice d'électricité est donc de mettre en présence des barreaux de matériaux fissiles, de l'uranium en général, de façon à ce qu'ils chauffent mais n'atteignent jamais le point de non retour de la réaction en chaîne.
Par contre c'est le phénomène qu'on veut précisément obtenir pour qu'une bombe atomique explose: une réaction en chaîne qui provoque une explosion d'autant plus grande que l'emballement est rapide.
Une centrale atomique ne peut pas exploser comme une bombe, mais peut tout de même exploser, par exemple, à cause de l'hydrogène produit par la fusion du réacteur (Tchernobyl et Fukushima). Le surgénérateur Superphénix (Creis-Malville) était aussi susceptible d'exploser car il utilisait 5'000 tonnes de sodium liquide comme fluide caloporteur. Or le sodium s'enflamme spontanément en présence d'oxygène, ce qui aurait pu se produire en cas d'accident. .
Au début de l'ère atomique, on appelait l'emballement thermique d'une centrale le syndrome chinois car on pensait que la fonte d'un coeur radioactif dégagerait tellement de chaleur qu'il ferait fondre tout ce qui l'environnait et s'enfoncerait dans la terre, jusqu'à réapparaître en Chine. Cela ne s'est pas vérifié, on a pu le constater lors du premier accident nucléaire de l'histoire, celui de la centrale expérimentale de Lucens, en Suisse, en 1969.
Références:
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