Nucléaire

L’énergie nucléaire est une forme d’énergie non-fossile, où l’énergie est créée par la fission d’un noyau d’atome (fission nucléaire) ou par  la fusion de deux noyaux d’atome (fusion nucléaire).

Fission nucléaire

Chaque matière est constituée de millions de petites particules appelées atomes. Un atome possède un noyau composé de protons et de neutrons (les petites boules rouges et bleues). Ces particules sont liées par la force de cohésion nucléaire. Il faut beaucoup d'énergie pour les séparer. Autour du noyau gravitent d'autres particules plus petites, les électrons.

Tous les atomes d'un élément chimique (par exemple le fer, l'oxygène, l'uranium, le plutonium) ont les mêmes propriétés chimiques. Les atomes peuvent néanmoins avoir une masse différente. Les atomes d'un même élément mais ayant une masse différente s'appellent des isotopes.

Ces isotopes ont des propriétés physiques différentes. C'est ainsi que l'isotope d'uranium de masse 235 peut être fissionné par un neutron lent alors que l'isotope de masse 238 ne peut l'être de cette manière.

Lors d'une fission nucléaire, l'atome d'uranium éclate en morceaux après avoir absorbé un neutron. Au cours de cette fission, une grande quantité de chaleur (énergie) se libère. Ceci provient du fait que les particules nucléaires (protons et neutrons) sont davantage liées dans les atomes moins lourds nouvellement formés que dans les atomes d'uranium. L'énergie de liaison plus importante est libérée sous la forme de chaleur et de rayonnements. C'est ce que l'on appelle l'énergie nucléaire.

La décomposition du noyau provoque la formation de deux nouveaux noyaux et la libération de deux ou trois neutrons. Ces neutrons volent dans tous les sens et peuvent eux-mêmes provoquer la fission d'atomes d'uranium. Il s'agit d'une réaction en chaîne.

Applications de la fission nucléaire

L’application la plus connue de la fission nucléaire est la captation de la chaleur produite par la fission nucléaire. La fission nucléaire se fait dans un réacteur nucléaire.

La chaleur produite dans les réacteurs nucléaires à partir de la fission nucléaire peut être utilisée pour :

  • La production d’électricité;
  • Le dessalement d’eau de mer;
  • La propulsion de sous-marins nucléaires;
  • La propulsion de brise-glaces;
  • La propulsion de navires spatiaux;
  • Le chauffage urbain.

Outre la chaleur, les produits de la fission, les matières créées par la fission nucléaire, peuvent être employées à diverses applications. Dans certains réacteurs de recherche nucléaires équipés à cette fin, des produits de la fission sont créés par la fission nucléaire, qui par la suite sont industrialisés comme des radio-isotopes médicaux ou industriels dans un laboratoire. Les radio-isotopes médicaux sont injectés dans le corps du patient à des fins de diagnostic ou de traitement. Ils peuvent également être utilisés dans l’industrie ou l’agriculture. Par exemple pour la détection de fuites, la stérilisation d’outils ou de produits agricoles.

Les radio-isotopes furent employés auparavant dans les détecteurs d’incendie, les paratonnerres ou les montres luminescentes.

Fusion nucléaire

La fusion nucléaire correspond à la recombinaison de deux atomes en un nouveau. Ce n'est pas simple, car les deux noyaux ont une charge identique. C'est pourquoi ils se repoussent, ce qui empêche la fusion.

Cette fusion est cependant possible, à partir du moment où l'on fournit suffisamment d'énergie aux noyaux pour surmonter la répulsion. Si l'énergie libérée par la fusion est supérieure à celle fournie pour l'obtenir, la fusion est rentable.

La fusion nucléaire est un phénomène qui se produit dans le soleil. On ne peut cependant pas imiter le système de production d'énergie du soleil sur la terre en raison de pressions et de températures extrêmement élevées (environ 15 millions de degrés).

Une des matières premières pour la fusion est le deutérium (un isotope d'hydrogène). Il peut être extrait de l'eau de mer.

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