Qu'est-ce que la fission nucléaire ? - SFEN

Qu’est-ce que la fission nucléaire ?

Publié le 3 octobre 2020 - Mis à jour le 23 avril 2021
Physique
Synthèse

Spontanément, la fission existe dans la nature mais elle est très rare. Le seul élément naturellement fissile est l’uranium 235. Sous l’impact d’un neutron, le noyau de l’uranium éclate en deux noyaux plus légers mais toujours instables et qui sont éjectés à très grande vitesse. Cette force s’accompagne d’un dégagement de chaleur, c’est-à-dire de l’énergie. C’est ce procédé de fission dit nucléaire à partir de l’uranium qui est utilisé dans les centrales nucléaires pour produire de l’électricité.

L’uranium est un élément constitué d’atomes lourds. Ces atomes possèdent un noyau capable de se casser en deux noyaux plus petits (produits de fission) sous l’impact d’un neutron. Ce phénomène est appelé fission nucléaire. 

Le neutron n’ayant pas de charge électrique, il peut facilement s’approcher du noyau et pénétrer à l’intérieur sans être repoussé. La fission s’accompagne d’un grand dégagement d’énergie et en même temps, de la libération de deux ou trois neutrons. Les neutrons libérés peuvent à leur tour casser d’autres noyaux, dégager de l’énergie et libérer d’autres neutrons, et ainsi de suite. C’est la réaction en chaîne.

Maîtriser la réaction nucléaire

Aujourd’hui, on sait déclencher une réaction nucléaire, l’amener et l’entretenir au niveau de puissance voulu et l’arrêter à volonté en contrôlant à tout moment la quantité de neutrons, grâce à l’utilisation de noyaux d’atomes capables d’absorber les neutrons sans produits de fission (bore, cadmium, hafnium, etc.) à l’aide de barres de contrôles. Il est ainsi possible de faire varier la puissance du réacteur, le maintenir en marche ou l’arrêter, en l’espace de quelques minutes, selon la quantité de neutrons libérés dans le cœur du réacteur.

100 gr
100 gr d'uranium 235 libèrent autant d'énergie que la combustion de 2 tonnes de pétrole

Dans la nature, seul l’isotope 235 de l’uranium est fissile. D’autres isotopes naturels, par exemple l’uranium 238 ou le thorium 232, ne sont pas fissiles mais fertiles, car ils peuvent capturer les neutrons et les noyaux résultant de cette capture ou leurs descendants (respectivement le plutonium 239 et l’uranium 233) sont fissiles.

C’est à partir de ce mélange de noyaux fissiles, fertiles et absorbants qu’est contrôlée une réaction en chaîne dans le cœur d’un réacteur nucléaire.

C’est par cette réaction en chaîne équilibrée qu’une production d’électricité continue et maîtrisée est assurée.