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Fission nucléaire et fusion nucléaire : quelle différence ?

Dossier - L'énergie nucléaire de A à Z
DossierClassé sous :physique , énergie , nucléaire

Nathalie Mayer, Futura

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Au seul mot nucléaire, certains frissonnent. Reviennent à leur esprit les cours d'histoire et le champignon atomique ou encore le drame de Tchernobyl. Mais d'où vient cette énergie et que se passe-t-il derrière les murs d'une centrale nucléaire ?

  
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Quand on parle de nucléaire, on entend souvent les mots « fusion » et « fission ». Quelle est la différence ? Quels événements chimiques sont mis en œuvre ?

Exemple de fusion nucléaire : la combustion des étoiles. © projet.iter.free.fr

La fission nucléaire

La fission nucléaire est l'éclatement d'un noyau instable en deux noyaux plus légers et quelques particules élémentaires. Cet éclatement s'accompagne d'un dégagement de chaleur, c'est à dire d'énergie (voir encadré).

La fission nucléaire. © Futura-Sciences

La fission spontanée existe mais elle est très rare. Le seul élément naturellement fissile est l'uranium 235. Sous l'impact d'un neutron, le noyau se trouve déséquilibré et se transforme en deux noyaux plus légers mais toujours instables appelés produits de fission. Au moment du choc avec le neutron, ces produits de fission sont éjectés à grande vitesse. Les noyaux issus de fission sont dans la plupart des cas radioactifs mais leur période est assez courte. La fission dégage une énergie gigantesque. Un gramme d'uranium 235 libère ainsi autant d'énergie que la combustion de plusieurs tonnes de charbon. Les neutrons libérés par la fission ont une très grande énergie. Si on parvient à les ralentir convenablement, ils peuvent induire de nouvelles fissions et la réaction continue et s'accélère. Dans les réacteurs nucléaires, la réaction s'auto-entretient. Mais, si on laisse augmenter le nombre de neutrons présents, la réaction peut devenir explosive, c'est le cas de la bombe atomique (bombe A).

La fusion nucléaire

Il arrive également que deux ou plusieurs noyaux atomiques légers s'unissent pour former un noyau lourd. On dit alors qu'il y a fusion nucléaire.

La fusion nucléaire. © Futura-Sciences

La fusion nucléaire est plus difficile à réaliser que la fission car ici, il faut rapprocher des atomes si près l'un de l'autre qu'ils vont se coller. Pour cela, il est nécessaire de porter la matière à une très haute température (environ 100 millions de degrés), sous une très forte pression. L'énergie libérée par ce phénomène est dix fois supérieure à celle libérée lors de la fission. D'autre part, la fusion nucléaire ne produit pas de déchets radioactifs puisque les produits de fusion sont stables. L'énergie des étoiles provient de cycles de réactions de fusion nucléaires. La fusion est aussi exploitée dans la bombe thermonucléaire (bombe H) pour laquelle les bombes A servent d'allumettes car leur explosion permet d'atteindre les températures nécessaires au déclenchement de la fusion.

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