Thread by @ferney_paul

Aujourd’hui, c’est le 1er #THREAD de physique #nucléaire. Les bases quoi :D On va voir comment ça se passe au niveau de l’atome, et du noyau. On va effleurer le sujet de la fission nucléaire.

Niveau de difficulté : Facile 📗

Un ATOME, c’est la base de la matière. Ils sont composés de 3 types de « briques » :
- Proton (rouge) : Chargé positivement.
- Neutron (blanc) : Pas de charge, un peu plus lourd que le proton.
- Électron (bleu) : Chargé négativement et 2000 fois moins lourd que le proton

Comment on assemble ces briques ? En 2 temps :
- Les protons et les neutrons (les nucléons) sont regroupés et forment le NOYAU.
- Les électrons se baladent autour du noyau.
Par exemple, un atome d’hélium avec 2 protons, 2 électrons et 2 neutrons.

Une remarque avant de continuer : théoriquement, représenter électrons & les noyaux avec des boules, c’est pas top car il s’agit de particules quantiques… Et les particules quantiques, ça se comporte pas pareil que des boules ^^.

Encore pire ! Mon schéma n’est pas du tout à l’échelle ! La taille des atomes est d’environ 10-10m. En gros, vous en mettez 1 millions bout à bout, et vous avez l’épaisseur d’un cheveu. Le noyau est 10 000 fois plus petit : de l’ordre de 10-14m.

Mais pour ce que je veux vous expliquer, ça ira très bien. Vous avez vu ? L’atome d’hélium a autant d’électron que de protons. Il y a donc autant de charges électriques positives que négatives. La charge électrique totale est donc nulle.

On dit que l’atome est électriquement neutre. S’il y a un déséquilibre entre le nombre d’électron et de proton, on parle d’ION. Les ions sont électriquement chargés.

D’autre part, lorsque l’on nomme un noyau, on donne aussi le nombre de nucléons. Reprenons l’hélium-4. Si j’enlève un neutron, j’obtiens de l’hélium-3. Par contre, si j’enlève un proton, j’obtiens du tritium.

A noter que des noyaux avec le même nombre de protons, les isotopes forment des atomes avec les mêmes propriétés chimiques.

Par exemple, l’eau tritiée (où l’on remplace les atomes d’hydrogène par des atomes de tritium) a grosso modo les mêmes températures d’ébullition et de solidification que l’eau.

Par contre, les isotopes n’ont pas les mêmes propriétés nucléaires : le proton est stable, alors que le tritium est radioactif.

Ainsi, pour distinguer les noyaux, on précise le nombre de nucléon. Ainsi, on peut différentier par exemple l’Uranium-235 (92 protons 143 neutrons) et l’Uranium-238 (92 protons 146 neutrons).

La représentation symbolique d’un noyau sur un diagramme se fait en donnant le nom du noyau, le nombre de proton A (rouge) et le nombre de nucléons Z (bleu).

Par ailleurs, vous connaissez l’expression « les opposés s’attirent » ? 😉

Et bien, c’est pareil avec nos briques : les électrons sont attirés par le noyau où se situent tous les protons. D’ailleurs, ces protons se repoussent entre eux du fait de l’interaction électrique. Les neutrons n’interagissent pas électriquement.

« Mais ? N’importe quoi ! Si tu disais la vérité, les électrons se crasheraient sur le noyau, qui exploserait vu que les protons se repoussent… »
Bien vu ! En fait, je ne vous ai pas tout dit.

Une propriété quantique de l’électron induit qu’il ne se crash pas sur le noyau. C’est complexe, je ne rentrerais pas dans les détails. Pour les intéressés, -> fr.wikipedia.org/wiki/Atome_d%2…

Et pour que le noyau n’explose pas, il faut une force énorme pour ne pas séparer les protons, et garder les neutrons dans le noyau. C’est L’interaction nucléaire forte ! Vous pouvez imaginer des petits élastiques entre les nucléons.

Enfin, c’est pour simplifier hein ^^. Ces élastiques ne peuvent pas s’allonger indéfiniment : si un groupe de nucléons s’éloigne trop du reste du noyau, les élastiques peuvent se casser et le noyau se coupe. C’est la FISSION nucléaire.

De la même manière, les élastiques peuvent se former d’eux-mêmes lorsque deux noyaux sont suffisamment proches, puis former un nouveau noyau. C’est la FUSION nucléaire.

Lorsque c’est un neutron qui se lie à un noyau pour former un nouveau noyau, on parle d’ABSORPTION neutronique.

Dans un réacteur nucléaire, la fission de noyaux très lourds est presque toujours issue d’une collision avec un neutron. La fission divise ce noyau en 2 produits de fissions et libère quelques neutrons qui peuvent voyager dans le cœur.

Peut-être que vous avez déjà compris où tout cela nous mène : Neutron > Fission > Neutron > Fission etc… C’est la réaction en chaine : plusieurs générations de neutrons émis par fissions se succèdent.

On verra en détail le mécanisme de la fission dans un autre thread ☺️ C’est tout pour aujourd’hui. J’espère que ce nouveau format vous a plu ! N’hésitez pas à me faire des retours😁.