Réaction en chaîne (nucléaire)

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Schéma d'une réaction en chaîne de fission nucléaire 1. Un atome d' uranium-235 absorbe un neutron, et se divise en 2 nouveaux atomes (produits de fission), relâchant 3 nouveaux neutrons et de l'énergie de liaison. 2. L'un des neutrons est absorbé par un atome d'uranium-238, et ne continue par la réaction. Un autre neutron est simplement perdu et ne continue pas la réaction. Cependant, un neutron rentre en collision avec un atome d'uranium-235, qui se divise et relâche deux neutrons et de l'énergie de liaison. 3. Ces deux neutrons entrent en collision avec des atomes d'uranium-235, qui se divisent et relâchent de 1 à 3 neutrons, qui peuvent encore entretenir la réaction

Dans le domaine du nucléaire, une réaction en chaîne se produit lorsqu'un neutron cause la fission d'un atome fissile produisant un plus grand nombre de neutrons qui à leur tour causent d'autres fissions.

Une réaction en chaîne non contrôlée, qui se produit avec une quantité suffisamment importante de combustible fissile (masse critique) peut mener à une explosion d'énergie, c'est le principe d'une bombe atomique. La réaction en chaîne peut aussi être contrôlée et utilisée dans un réacteur nucléaire pour produire de l'énergie.

Lors d'une réaction de fission nucléaire, l'absorption d'un neutron par un noyau fissile permet la libération de plusieurs neutrons. Chaque neutron émis peut à son tour casser un autre noyau fissile et la réaction se poursuit ainsi, d'elle-même. Cette réaction en chaîne n'a lieu que si au moins un neutron émis lors d'une fission est apte à provoquer une nouvelle fission.

Voici trois équations de fissions, montrant des valeurs moyennes :

U-238 + neutron = U-238
U-235 + neutron = produits de fission + 2.52 neutrons + 180 MeV
Pu-239 + neutron = produits de fission + 2.95 neutrons + 200 MeV

Ces équations ne tiennent pas compte des 10 MeV pour les neutrinos inutiles et quasiment indétectables.

Dans un milieu réactif, la vitesse à laquelle se déroule cette réaction en chaîne est mesurée par le facteur de multiplication.

[modifier] Histoire

Le concept a été développé par Leó Szilárd en 1933, qui déposa un brevet l'année suivante. Leo Szilárd essaya de créer une réaction en chaîne avec du béryllium et de l'indium en 1936 mais sans succès.

Le 2 décembre 1942, Enrico Fermi et Leó Szilárd réalisent à l'université de Chicago la première réaction en chaîne, fondée sur la fission nucléaire de noyaux atomiques fissiles, dans le cadre du projet Manhattan.

La seule réaction en chaîne naturelle auto-entretenue connue a été découverte à Oklo en septembre 1972.