Fission nucléaire contre fusion nucléaire

La fission et la fusion nucléaires sont des phénomènes nucléaires qui libèrent de grandes quantités d'énergie, mais ce sont des processus différents qui produisent des produits différents. Découvrez ce qu'est la fission et la fusion nucléaires et comment les distinguer.

Fission nucléaire

La fission nucléaire a lieu lorsque le noyau d'un atome se divise en deux ou plusieurs noyaux plus petits. Ces noyaux plus petits sont appelés produits de fission. Les particules (par exemple, les neutrons, les photons, les particules alpha) sont généralement également libérées. Il s'agit d'un processus exothermique libérant l'énergie cinétique des produits de fission et de l'énergie sous forme de rayonnement gamma. La raison pour laquelle l'énergie est libérée est que les produits de fission sont plus stables (moins énergétiques) que le noyau parent. La fission peut être considérée comme une forme de transmutation d'élément, car le changement du nombre de protons d'un élément change essentiellement l'élément de l'un à l'autre. La fission nucléaire peut se produire naturellement, comme dans la désintégration des isotopes radioactifs, ou elle peut être forcée de se produire dans un réacteur ou une arme.

Exemple de fission nucléaire: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ⁹⁰₃₈Sr + ¹⁴³₅₄Xe + 3¹₀n

La fusion nucléaire

La fusion nucléaire est un processus dans lequel les noyaux atomiques sont fusionnés pour former des noyaux plus lourds. Températures extrêmement élevées (de l'ordre de 1,5 x 10^sept° C) peut forcer les noyaux ensemble afin que la force nucléaire puissante puisse les lier. De grandes quantités d'énergie sont libérées lors de la fusion. Il peut sembler contre-intuitif que l'énergie soit libérée à la fois lorsque les atomes se séparent et lorsqu'ils fusionnent. La raison pour laquelle l'énergie est libérée de la fusion est que les deux atomes ont plus d'énergie qu'un seul atome. Beaucoup d'énergie est nécessaire pour forcer les protons suffisamment près les uns des autres pour surmonter la répulsion entre eux, mais à un moment donné, la force forte qui les lie surmonte la répulsion électrique.

Lorsque les noyaux sont fusionnés, l'excès d'énergie est libéré. Comme la fission, la fusion nucléaire peut également transmuter un élément en un autre. Par exemple, les noyaux d'hydrogène fusionnent dans les étoiles pour former l'élément hélium. La fusion est également utilisée pour forcer ensemble les noyaux atomiques à former les éléments les plus récents du tableau périodique. Alors que la fusion se produit dans la nature, c'est dans les étoiles, pas sur Terre. La fusion sur Terre ne se produit que dans les laboratoires et les armes.

Exemples de fusion nucléaire

Les réactions qui ont lieu au soleil sont un exemple de fusion nucléaire:

¹₁H + ²₁H → ³₂Il

³₂Il + ³₂Il → ⁴₂He + 2¹₁H

¹₁H + ¹₁H → ²₁H + ⁰₊₁β

Distinction entre fission et fusion

La fission et la fusion libèrent d'énormes quantités d'énergie. Des réactions de fission et de fusion peuvent se produire dans les bombes nucléaires. Alors, comment pouvez-vous distinguer la fission et la fusion?

• La fission brise les noyaux atomiques en morceaux plus petits. Les éléments de départ ont un numéro atomique plus élevé que celui des produits de fission. Par exemple, l'uranium peut se fissionner pour produire du strontium et du krypton.
• La fusion rejoint les noyaux atomiques. L'élément formé a plus de neutrons ou de protons que celui du matériau de départ. Par exemple, l'hydrogène et l'hydrogène peuvent fusionner pour former de l'hélium.
• La fission se produit naturellement sur Terre. Un exemple est la fission spontanée d'uranium, qui ne se produit que si suffisamment d'uranium est présent dans un volume suffisamment petit (rarement). La fusion, d'autre part, ne se produit pas naturellement sur Terre. La fusion se produit dans les étoiles.