Lorsqu’un atome se divise en deux parties, que ce soit par désintégration naturelle ou lorsqu’il est instigué dans un laboratoire, il libère de l’énergie. Ce processus est connu sous le nom de fission. Il a un grand potentiel en tant que source d’énergie, mais il est également lié à un certain nombre de préoccupations en matière de sécurité, d’environnement et de politique qui peuvent entraver son utilisation.
Définition de la fission
Un atome contient des protons et des neutrons dans son noyau central. Dans la fission, le noyau se divise, soit par désintégration radioactive, soit parce qu’il a été bombardé par d’autres particules subatomiques appelées neutrinos. Les morceaux qui en résultent ont moins de masse combinée que le noyau d’origine, la masse manquante étant convertie en énergie nucléaire.
La fission contrôlée se produit lorsqu’un neutrino très léger bombarde le noyau d’un atome, le brisant en deux noyaux plus petits et de taille similaire. Cette destruction libère une quantité importante d’énergie – jusqu’à 200 fois celle du neutron qui a déclenché la procédure – ainsi que la libération d’au moins deux autres neutrinos.
Les réactions contrôlées de ce type sont utilisées pour libérer de l’énergie au sein des centrales nucléaires. Les réactions non contrôlées peuvent alimenter les armes nucléaires.
La fission radioactive, où le centre d’un élément lourd émet spontanément une particule chargée lorsqu’il se décompose en un noyau plus petit, ne se produit pas souvent et ne se produit qu’avec les éléments les plus lourds.
La fission est différente du processus de fusion, lorsque deux noyaux se rejoignent plutôt que de se séparer.
Découverte de l’énergie atomique
En 1938, les physiciens allemands Otto Hahn et Fritz Strassman ont bombardé un atome d’uranium avec des neutrons pour tenter de fabriquer des éléments lourds. De manière surprenante, ils ont fini par diviser l’atome en deux éléments, le baryum et le krypton, tous deux nettement plus petits que l’uranium avec lequel ils avaient commencé. Les efforts précédents des physiciens n’avaient abouti qu’à de très petits éclats coupés d’un atome, de sorte que le couple était perplexe devant ces résultats inattendus.
La physicienne d’origine autrichienne Lise Meitner, qui s’était réfugiée en Suède après l’invasion de son pays par Hitler, a réalisé que la scission avait également libéré de l’énergie. En travaillant sur le problème, elle a établi que la fission donnait un minimum de deux neutrons pour chaque neutron qui déclenchait une collision. Finalement, d’autres physiciens ont réalisé que chaque neutron nouvellement libéré pouvait ensuite provoquer deux réactions distinctes, chacune d’entre elles pouvant en provoquer au moins deux autres. Un seul impact pouvait déclencher une réaction en chaîne, entraînant la libération d’encore plus d’énergie.
Energie et destruction
Dans une réaction intellectuelle en chaîne, les scientifiques ont commencé à réaliser les possibilités incombant à la nouvelle découverte. Une lettre adressée au président américain Franklin Roosevelt au début de la Seconde Guerre mondiale, rédigée par le physicien hongrois Leo Szilard et signée par Albert Einstein, notait que ces recherches pourraient être utilisées pour créer une bombe aux proportions épiques, et abordait l’idée que les Allemands pourraient, en toute faisabilité, livrer une telle arme aux portes américaines. Roosevelt alloua des fonds à la recherche américaine, et en 1941, l’Office de la recherche scientifique et du développement fut formé dans le but d’appliquer la recherche à la défense nationale.
En 1943, l’Army Corp of Engineers prit en charge la recherche pour la fabrication d’une arme nucléaire. Connu sous le nom de « projet Manhattan », cet effort top secret a abouti à la formation de la première bombe atomique en juillet 1945. Deux armes atomiques ultérieures ont été utilisées dans le cadre d’une frappe militaire sur les villes d’Hiroshima et de Nagasaki au Japon.
Depuis lors, la recherche nucléaire est considérée comme extrêmement sensible. Les connaissances elles-mêmes ne sont pas excessivement complexes, mais les matériaux qui financent le processus sont nettement plus difficiles à obtenir.
Plus couramment, la fission est utilisée pour générer de l’énergie au sein d’une centrale nucléaire. Cependant, le processus crée une quantité importante de déchets nucléaires qui peuvent être dangereux pour les personnes et l’environnement. En même temps, les gens craignent souvent les dangers que pourraient présenter les centrales nucléaires et n’en veulent pas dans leur région. De tels problèmes font que l’énergie nucléaire n’est pas aussi populaire que des méthodes plus conventionnelles d’obtention d’énergie, comme l’utilisation de combustibles fossiles.
Dans les années 1960, le gouvernement américain a exploré la possibilité d’utiliser la fission comme méthode de propulsion des fusées. Cependant, la signature du Traité d’interdiction limitée des essais (nucléaires) en 1963 a mis fin à l’explosion en surface de toutes les armes nucléaires, fermant la porte, au moins temporairement, aux essais de fusées à fission.
– Nola Taylor Redd, collaboratrice de LiveScience
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