Fusion nucléaire

Pages: 7 (1722 mots) Publié le: 4 mars 2013
Introduction :
De nous jours, l’homme produit de l’énergie notamment grâce à la fission nucléaire se déroulant dans les centrales nucléaires. Cependant, ce type de production d’énergie possède plusieurs inconvénients comme les déchets radioactifs. Mais les scientifiques ont trouvé un autre moyen de produire de l’énergie toujours de façon nucléaire : la fusion nucléaire. Celle-ci est plusavantageuse mais plus difficile à réaliser. D’autre part, la fusion nucléaire est une réaction naturelle car les étoiles sont des réacteurs à fusion nucléaire. Dans notre exposé, nous allons développer les caractéristiques de cette méthode de production d’énergie ainsi que les avantages, les inconvénients et les problèmes encourus.
I. La fusion nucléaire :
1. Définitions et principes :
La fusionnucléaire est une réaction atomique produisant de l’énergie. L’énergie produite est sous forme de défaut de masse c’est-à-dire que de l’énergie se perd en étant libérée lors de la fusion des noyaux. L’énergie libérée se situe essentiellement dans le proton ou le neutron libéré lors de la fusion des noyaux (80% de l’énergie libérée). Cette énergie libérée répond à la théorie de la relativité d’Einstein :E = m.c2 où E est l’énergie produite, m est la masse perdue et c est la célérité (égale à la vitesse de la lumière dans le vide).
L’énergie est une transformation dans laquelle la masse des corps mis en jeu a disparu, entre l’état initial (avant la réaction) et l’état final (après la réaction).
Pour réaliser une fusion de deux noyaux, il faut que ces derniers se rapprochent mais cela est trèsdifficile car les noyaux ayant la même charge électrique se repoussent comme des aimants. Il faut donc vaincre ces forces de répulsion des noyaux chargés positivement et séparer de l’atome les électrons chargés négativement. Dans les états de la matière (solide, liquide et gazeux), cela est impossible. Cependant, les scientifiques ont découvert un quatrième état de la matière venant après l’étatgazeux où les atomes se séparant de leurs électrons et où la barrière électromagnétique n’existe donc plus : cet état de la matière est le plasma.
Le plasma est un gaz dans lequel les noyaux et les électrons sont séparés. Cet état de la matière permet la fusion des noyaux car ces derniers se repoussent nettement moins. Cependant, cet état de la matière est très difficile à obtenir. Il faut unetempérature très élevée de l’ordre de cent millions de degrés Celsius pour réaliser la fusion nucléaire sur Terre (cette température n’existe pas naturellement dans l’univers). De plus, il faut avoir une pression magnétique très élevée égale à la pression de dix atmosphères : cela diminue la répulsion entre les noyaux. Il nous faut un rapport de dix entre la pression du plasma (égale à la pressiond’une atmosphère) et la pression magnétique (égale à la pression de dix atmosphères).
Les quatre états de la matière sont : Solide → Liquide → Gazeux → Plasma.
2. Réactions principales :
Il existe un grand nombre de fusions possibles car la fusion nucléaire peut se faire avec tous les atomes présents avant le fer dans la classification périodique des éléments.
La réaction la plus connue et la plusutilisée est la fusion entre un noyau de deutérium (D) et un noyau de tritium (T). Le deutérium est un isotope de l’hydrogène comportant deux nucléons (un proton et un neutron). Le tritium est un isotope de l’hydrogène comportant trois nucléons (un proton et deux neutrons). Cette réaction produit, à partir de ces deux noyaux, un noyau d’hélium et un neutron et libère 17,6 MeV en énergie (soit 2,8 x10-12 Joules). Cette fusion produit cinquante fois plus d’énergie qu’une réaction de fission nucléaire.
Les éléments réactifs sont abondants sur la Terre. On trouve 34 grammes de deutérium dans un mètre cube d’eau. Le tritium est un élément radioactif et n’est pas présent sur la planète car sa période de demi-vie est de douze ans (il n’en reste plus car notre planète a ‘,6 milliards...
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