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Une base de connaissances grand public créée et alimentée par la communauté des physiciennes et physiciens.

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Fission et énergie nucléaire

La fission nucléaire libère à l’échelle de l’atome une énergie sans commune mesure avec les autres sources d’énergie utilisées par l’homme. Découverte en 1938, la fission de noyaux lourds, comme l’uranium et le plutonium, est déclenchée par la capture d’un neutron. Le noyau se divise en deux fragments très radioactifs, libérant de l’énergie et de nouveaux neutrons.

Du fait de ces neutrons, la fission se propage de noyau d’uranium en noyau d’uranium. C’est la réaction en chaîne qui non contrôlée aboutit à une explosion (bombe atomique). Tout l’art des ingénieurs pour la production d’énergie consiste à domestiquer cette réaction dans les réacteurs pour étaler sur des mois et des années le dégagement d’énergie.

Phénomène nucléaire, la fission de 1 gramme d’uranium 235 produit autant de chaleur que la combustion de 1,6 tonne de fuel ou de 2,8 tonnes de charbon, des phénomènes de nature chimique.

La fission est une source d’énergie abondante et même quasi-inépuisable avec l’option des réacteurs surgénérateurs. Les unités de production sont puissantes.

L’énergie nucléaire n’émet pas de gaz à effet de serre et ne contribue pas au réchauffement climatique. Contrairement aux énergies éoliennes et solaires, elle n’est pas intermittente. A titre d’exemple, pour sa production électrique, l’Allemagne en 2019 a rejeté 208 millions de tonnes d’équivalent CO2, à comparer à 22,7 millions en France, malgré une production d’énergies renouvelables 5 fois supérieure à la France

Il faut garantir un fonctionnement très sûr pour éviter les accidents. Seuls les pays développés, l’Inde et la Chine ont atteint ce savoir faire. Le nucléaire produit aussi des déchets peu volumineux mais très radioactifs dont la gestion nécessite les plus grands soins. C’est le cas en France. L’opinion publique n’en a pas conscience, mais aucun secteur n’est allé aussi loin que le nucléaire pour réduire le volume de ses déchets et leur dangerosité.

Cette source d’énergie impressionnante, recherchée par les uns, redoutée par les autres, ne peut pas être mise entre toutes les mains car la distinction est ténue entre atome civil et militaire. L’accès au nucléaire doit être très encadré, mais il sera peut être nécessaire de puiser dans les réserves emmagasinées dans les atomes d’uranium pour répondre à la formidable demande des pays émergents. La plupart des réacteurs en construction le sont maintenant en Asie.

Fission et énergie nucléaire
Utiliser l’énergie interne du noyau de l’atome pour produire de l’énergie
© IN2P3 ©

RÉSUMÉ DES SUJETS ABORDÉS

Le phénomène de la fission nucléaire : Réaction en chaîne, rôle des neutrons. Une grande énergie libérée. Produits de fission. Plutonium et actinides mineurs.

Les réacteurs : Filières de réacteurs : Réacteurs à eau pressurisée (REP), réacteurs à neutrons rapides. Surgénération. Contrôle des réacteurs.

Le cycle du combustible nucléaire : Combustible à l’uranium. Enrichissement et séparation isotopique. Utilisation du plutonium et combustible MOX.

Réacteurs du futur : Générations III (EPR) et IV. Projets de réacteurs de génération IV. Réacteurs hybrides brûleurs de déchets. Petits réacteurs (SMR)

Applications militaires : Armes nucléaires : Nagasaki. Essais atomiques. Atom for peace. Démantèlement des arsenaux.

Prolifération nucléaire : Voies de prolifération : Enrichissement de l’uranium. Plutonium militaire. Cas de l’Iran.

Sûreté des réacteurs : Principes de sûreté nucléaire : Barrières de confinement. Arrêt et refroidissement des réacteurs.

Accidents nucléaires : Scénarios d’accidents : Echelle INES. Accidents soviétiques, Three mile island

Accident de Tchernobyl (1986) : Circonstances. Rejets radioactifs et contamination. Conséquences sanitaires. Tchernobyl aujourd’hui

Accident de Fukushima (2011) : Causes et circonstances. Rejets radioactifs et contaminations. Conséquences sanitaires. Décontamination. Fukushima aujourd’hui

Fusion nucléaire : Projet ITER


Certains articles (compléments et annexes) ne sont pas  accessibles directement  en raison de la taille du chapitre. On peut y accéder à partir d’une page d’appel ou à partir de la liste des articles annexes : liste annexes nucléaire