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Qu'est-ce qu'un changement nucléaire?
Un changement nucléaire est le processus par lequel les noyaux de certains isotopes changent spontanément ou sont obligés de passer à deux ou plusieurs isotopes différents.
Les trois principaux types de changement nucléaire de matière sont la désintégration radioactive naturelle, la fission nucléaire et la fusion nucléaire.
Outre le nucléaire, les deux autres changements de matière sont le physique et le chimique. Le premier n'implique aucun changement dans sa composition chimique. Si vous coupez un morceau de papier d'aluminium, c'est toujours du papier d'aluminium.
Lorsqu'un changement chimique se produit, la composition chimique des substances impliquées change également. Par exemple, la combustion du charbon se combine avec l'oxygène, formant du dioxyde de carbone (CO2).
Le changement nucléaire et ses principaux types
Désintégration naturelle radioactive
Lorsqu'un radioisotope émet des particules alpha ou bêta, une transmutation d'un élément se produit, c'est-à-dire un changement d'un élément à un autre.
Ainsi, l'isotope résultant possède un nombre de protons différent de celui de l'isotope d'origine. Ensuite, un changement nucléaire se produit. La substance d'origine (isotope) a été détruite, formant une nouvelle substance (isotope).
En ce sens, les isotopes radioactifs naturels sont présents depuis la formation de la Terre et sont produits en permanence par des réactions nucléaires de rayons cosmiques avec des atomes dans l'atmosphère. Ces réactions nucléaires donnent naissance aux éléments de l'univers.
Ces types de réactions produisent des isotopes stables et radioactifs, dont plusieurs ont une demi-vie de plusieurs milliards d'années.
Or, ces isotopes radioactifs ne peuvent pas se former dans des conditions naturelles caractéristiques de la planète Terre.
En raison de la décroissance radioactive, leur quantité et leur radioactivité ont progressivement diminué. Cependant, en raison de ces longues demi-vies, sa radioactivité a été significative jusqu'à présent.
Changement nucléaire par fission
Le noyau central d'un atome contient des protons et des neutrons. En fission, ce noyau est divisé, soit par désintégration radioactive, soit parce qu'il est bombardé par d'autres particules subatomiques appelées neutrinos.
Les morceaux résultants ont moins de masse combinée que le noyau original. Cette masse perdue devient l'énergie nucléaire.
De cette façon, des réactions contrôlées sont effectuées dans les centrales nucléaires pour libérer de l'énergie. La fission contrôlée se produit lorsqu'un neutrino très léger bombarde le noyau d'un atome.
Il se brise en créant deux noyaux plus petits de taille similaire. La destruction libère une quantité importante d'énergie - jusqu'à 200 fois celle du neutron à l'origine de la procédure.
En soi, ce type de changement nucléaire a un grand potentiel en tant que source d’énergie. Cependant, il constitue une source de préoccupations multiples, en particulier celles liées à la sécurité et à l’environnement.
Changement nucléaire par fusion
La fusion est le processus par lequel le soleil et les autres étoiles génèrent de la lumière et de la chaleur. Dans ce processus nucléaire, l'énergie est produite par la décomposition des atomes légers. C'est la réaction inverse à la fission, où les isotopes lourds sont divisés.
Sur Terre, la fusion nucléaire est plus facile à réaliser en combinant deux isotopes d’hydrogène: le deutérium et le tritium.
L'hydrogène, formé d'un seul proton et d'un électron, est le plus léger de tous les éléments. Le deutérium, souvent appelé "eau lourde", contient un neutron supplémentaire dans son noyau.
Pour sa part, le tritium a deux neutrons supplémentaires et est donc trois fois plus lourd que l'hydrogène.
Heureusement, le deutérium se trouve dans l'eau de mer. Cela signifie qu'il y aura du carburant pour la fusion alors qu'il y a de l'eau sur la planète.
Références
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- Miller, G. T. et Spoolman, S. E. (2014). Essentiels en écologie. Connecticut: apprentissage du cengage.
- Cracolice, M. S. et Peters, E. I. (2012). Chimie d'introduction: une approche d'apprentissage actif. Californie: Cengage Learning.
- Konya, J. et Nagy, N. M. (2012). Nucléaire et radiochimie. Massachusetts: Elsevier.
- Taylor Redd, N. (19 septembre 2012). Qu'est-ce que la fission? Dans la science en direct. Extrait le 2 octobre 2017 de livescience.com.
- Fusion nucléaire. (s / f). Centre d'information sur la science et la technologie nucléaires. Récupéré le 2 octobre 2017 sur le site Nuclearconnect.org.