Au milieu de 1933, le physicien italien Enrico Fermi a observé que lorsque le noyau atomique de certains éléments était bombardé par des neutrons dans à vitesse modérée, ce noyau capte le neutron, émettant un rayonnement gamma (γ), qui est ensuite densifié par émission de particules bêta (-10β) et formé de nouveaux noyaux d'autres éléments.
Des expériences de cette nature ont été menées par le physicien allemand Otto Hahn, et l'explication a été donnée par la physicienne autrichienne Lise Meitner et aussi par son neveu, le physicien Otoo Robert Frisch. Lise a évoqué ce phénomène en utilisant pour la première fois le terme «fission nucléaire". Elle a dit que le la fission nucléaire était quand un noyau atomique lourd et instable a été cassé à cause du bombardement par des neutrons modérés, donnant naissance à deux nouveaux noyaux atomiques moyens et libérant également 2 ou 3 neutrons, en plus d'une quantité extraordinairement importante d'énergie.
C'est le cas, par exemple, du noyau d'uranium 235 (
92235U). Lorsqu'il est bombardé par un neutron à vitesse modérée, il se brise en donnant naissance à plusieurs paires de noyaux différents. Environ 200 isotopes différents de 35 éléments chimiques ont déjà été produits dans la fission de l'uranium-235. Voir un exemple ci-dessous, dans lequel des isotopes de baryum sont libérés (56142Ba) et du krypton (3691Kr), plus 3 neutrons :01n+ 92235U → 56142Ba+ 3691Kr + 3 01non
A noter que si les 3 neutrons libérés dans la fission sont à vitesse modérée, ils peuvent réagir à nouveau avec d'autres noyaux d'uranium 235 présents et ainsi poursuivre une Réaction en chaîne qui continuera à croître progressivement.
Cependant, pour que cela se produise, une quantité massique minimale d'uranium-235 est nécessaire. Cette plus petite masse fissile qui entretient la réaction en chaîne est appelée masse critique. En revanche, si la masse d'uranium-235 est inférieure à ce qui est nécessaire pour que la réaction en chaîne se produise, on parle de masse sous-critique.
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C'est cette réaction en chaîne incontrôlée qui est utilisée dans l'explosion de bombes atomiques, comme celles lancées par les États-Unis lors de la Seconde Guerre mondiale contre les villes d'Hiroshima (6 août 1945) et de Nagasaki (trois jours plus tard) au Japon. Le résultat a été la mort de 125 000 personnes à Hiroshima et 90 000 à Nagasaki.
Article d'un journal américain mentionnant la bombe atomique larguée par les États-Unis sur Hiroshima le 6 août 1945
Cela nous donne une idée de la quantité colossale d'énergie libérée lors de la fission nucléaire. Cela nous montre également que l'augmentation des connaissances des sciences, telles que la chimie et la physique, peut causer d'énormes dommages aux êtres humains si elles ne sont pas utilisées correctement.
Mais cela peut aussi avoir des avantages. Par exemple, actuellement la plus grande application de la réaction de fission nucléaire est l'utilisation de son énergie libérée pour générer de l'énergie électrique dans centrales nucléaires. Fondamentalement, la réaction de fission se fait de manière contrôlée, de sorte que l'énergie libérée est utilisée pour chauffer l'eau, générant de la vapeur qui entraîne une turbine, qui actionne un générateur électrique et produit de l'énergie électrique.
Pour mieux comprendre comment cela se fait, lisez le texte Réacteur nucléaire.
Centrale nucléaire qui utilise l'énergie libérée dans les réactions de fission pour produire de l'énergie électrique
Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Réactions de fission nucléaire »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-fissao-nuclear.htm. Consulté le 27 juin 2021.
