I. Réaction nucléaire provoquée
Une réaction nucléaire provoquée est une transformation du noyau d’un atome sous l’effet d’une particule incidente (neutron, proton, noyau léger…).
Schéma général :
AZX + azp → BYY + …
- AZX : noyau cible ;
- azp : projectile ;
- produits : noyaux résultants + particules émises.
II. Lois de conservation
Lors d’une réaction nucléaire :
- La somme des nombres de masse est conservée :
A + a = Σ Aproduits
- La somme des numéros atomiques est conservée :
Z + z = Σ Zproduits
Ces lois permettent d’écrire les équations nucléaires et d’identifier les noyaux ou particules manquants.
III. Fission nucléaire (idée qualitative)
La fission est la division d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers, généralement sous l’impact d’un neutron lent, avec émission de neutrons et libération d’énergie.
Exemple simplifié :
23592U + 10n → fragments + 2 ou 3 n + énergie
- Les neutrons émis peuvent provoquer d’autres fissions : réaction en chaîne.
- Dans un réacteur nucléaire, la réaction en chaîne est contrôlée (barres de contrôle, modérateur…).
IV. Fusion nucléaire (idée qualitative)
La fusion est la réaction de combinaison de deux noyaux légers en un noyau plus lourd, avec libération d’énergie.
Exemple (cycle solaire simplifié) :
21H + 31H → 42He + 10n + énergie
- La fusion nécessite des températures et des pressions très élevées (conditions du cœur des étoiles).
- Promesse d’une source d’énergie abondante mais encore difficile à maîtriser sur Terre (confinement magnétique, inertiel…).
V. Bilan énergétique d’une réaction nucléaire
Le bilan énergétique repose sur la célèbre relation d’Einstein :
E = m c²
- On compare la masse totale des réactifs et celle des produits.
- La différence de masse Δm est convertie en énergie :
ΔE = Δm c²
- Si Δm > 0 (masse des réactifs > masse des produits) : énergie libérée.
- Si Δm < 0 : réaction nécessitant un apport d’énergie.
VI. Applications et enjeux
- Production d’électricité dans les centrales nucléaires (fission contrôlée).
- Explosions nucléaires (fission et/ou fusion non contrôlées).
- Astrophysique : réactions de fusion au cœur des étoiles, nucléosynthèse.
- Enjeux de sûreté, de gestion des déchets radioactifs, de non-prolifération.
VII. À retenir
- Une réaction nucléaire provoquée respecte les lois de conservation de A et Z.
- La fission concerne des noyaux lourds, la fusion des noyaux légers.
- Dans les deux cas, une petite variation de masse correspond à une grande quantité d’énergie via E = m c².
Fiche réalisée à partir du cours « Réactions nucléaires provoquées » (Physique-Chimie Terminale C, ecole-ci.org).
Créé par Haniel_dev