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Énergie nucléaire

Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :

  • Au niveau microscopique, l'énergie nucléaire est l'énergie associée à la force de cohésion des nucléons, la force nucléaire forte (protons et neutrons) au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en...) du noyau des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...). Les transformations du noyau libérant cette énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) sont appelées réactions nucléaires. La force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) faible, elle, régit les réactions entre particules et neutrinos ;
  • Au niveau macroscopique, l'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) correspond, d'une part à l'énergie libérée par les réactions de fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires...) au sein des étoiles, d'autre part aux usages civils et militaires de l'énergie libérée lors des réactions de fission ou de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à température...) du noyau atomique (Le noyau atomique désigne la région située au centre d'un atome constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (10-15 m) est considérablement plus petite que celle de l'atome (10-10 m) et concentre quasiment toute sa...).

Les réactions nucléaires

L'énergie nucléaire est produite par les noyaux des atomes qui subissent des transformations, ce sont les réactions nucléaires. Ces réarrangements nucléaires conduisent à des configurations plus stables, le différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.) d'énergie (correspondant au différentiel de masse) constitue alors l'énergie libérée par la réaction. Les applications de l'énergie nucléaire s'appuient cette énergie. Les réactions nucléaires à la base des différentes applications sont détaillées ci-après.

Fission

La fission nucléaire.
La fission nucléaire (La fission nucléaire est le phénomène par lequel le noyau d'un atome lourd (noyau qui contient beaucoup de nucléons, tels les noyaux d'uranium et de...).

Lorsqu'un neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni...) percute le noyau de certains isotopes lourds, il existe une probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des...) que le noyau impacté se scinde en deux noyaux plus légers. Cette réaction, qui porte le nom de fission nucléaire, se traduit par un dégagement d'énergie très important (de l'ordre de 200 MeV par événement, à comparer aux énergies des réactions chimiques, de l'ordre de l'eV).

Cette fission s'accompagne de l'émission de plusieurs neutrons qui, dans certaines conditions, percutent d'autres noyaux et provoquent ainsi une réaction en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :). Dans un réacteur nucléaire (Un réacteur nucléaire est un dispositif dans lequel une réaction en chaîne est initiée, modérée et contrôlée par l'humain —...), cette réaction en chaîne se déroule à vitesse (On distingue :) lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) et contrôlée. Dans une bombe, elle se propage si rapidement qu'elle conduit à une réaction explosive.

L'importance de l'énergie émise dans la fission provient du fait que l'énergie de liaison par nucléon (Le terme nucléon désigne de façon générique les composants du noyau atomique, i.e. les protons et les neutrons qui sont tous deux des baryons. Le nombre de...) du noyau initial est plus faible que celle des noyaux produits (environ 7,7 MeV par nucléon pour les éléments lourds, contre 8,8 pour le fer). La plus grande partie de l'énergie se retrouve sous forme d'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est égale au travail...) des neutrons et des noyaux fils, énergie récupérée sous forme de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) dans les réacteurs.

Radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un phénomène...)

Un corps radioactif dégage naturellement un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens...) lentement décroissant de chaleur. Cette chaleur peut être utilisée pour engendrer de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les...) pour de petits générateurs appelés générateurs thermoélectriques à radio-isotope. Cette application est très onéreuse, et délicate à utiliser en raison du fort environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...) radioactif. Elle n'est donc utilisée que pour de petites puissances, par exemple pour alimenter en énergie une sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système solaire...) qui s'éloigne du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...), et ne peut utiliser les panneaux solaires photovoltaïques.

Fusion

La fusion nucléaire
La fusion nucléaire

La fusion nucléaire est une réaction où deux noyaux atomiques s'assemblent pour former un noyau plus lourd (par exemple un noyau de deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1 neutron. Son nombre de masse est 2.) et un noyau de tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons. Il a été mis en...) s'unissent pour former un noyau d'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des...) plus un neutron). La fusion des noyaux légers dégage une énorme quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur...) d'énergie provenant de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) forte, bien plus importante que la répulsion électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre elles, c’est-à-dire de leurs interactions.) entre les constituants des noyaux légers. Ceci se traduit par un défaut de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) (cf. énergie de liaison ; E=mc²) ; le noyau résultant ayant une masse moins élevée que la somme des masses des noyaux d'origine.

Cette réaction n'est cependant possible qu'à des températures très élevées (plusieurs dizaines de millions de degrés) où la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) est à l'état de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les...). Ces conditions sont réunies au sein des étoiles ou lors de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue...) d'une bombe à fission nucléaire, qui amorce ainsi l'explosion thermonucléaire ( bombe H (La bombe H (aussi appelée bombe à hydrogène, bombe à fusion ou bombe thermonucléaire) est une bombe nucléaire dont l'énergie principale provient de la fusion de noyaux légers.) ).

Actuellement, aucun appareillage ne permet de produire de l'énergie en contrôlant les réactions de fusion nucléaire. Des recherches sont en cours afin d'obtenir un plasma sur une durée suffisante, afin que l'énergie de fusion produite soit supérieure à celle investie dans le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) des particules.Des recherches sont actuellement menées dans un cadre international afin de développer l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) civil de l'énergie de fusion nucléaire pour la production électrique.

Les applications de l'énergie nucléaire

Les usages de réactions nucléaires contrôlées

Les applications de l'énergie nucléaire concernent, pour l'essentiel, deux domaines :

  • la production d'électricité dans des centrales nucléaires ;
  • la propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en force...) navale (principalement pour les flottes militaires, dans les sous-marins et les porte-avions).

Une autre application est la production d'isotopes radioactifs utilisés dans l'industrie (radiographie de soudure par exemple) et en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son fonctionnement...) (médecine nucléaire et radiothérapie)

D'autres utilisations ont été imaginées, voire expérimentées, comme la production de chaleur pour alimenter un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle...) de chauffage, le dessalement (Le dessalement de l'eau (également appelé dessalage) est un processus qui permet de retirer le sel de l'eau salée ou saumâtre pour la rendre potable ou l'utiliser pour l'irrigation.) de l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) ou la production d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.).

Ces applications utilisent des réacteurs nucléaires (appelés aussi piles atomiques, lorsqu'il s'agit de faible puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), d'usage expérimental et de production de radio-isotopes).

Les réactions de fission nucléaires y sont amorcées, modérées et contrôlées dans le cœur : assemblage de combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.) et de barres de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) traversé par un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles....) caloporteur qui en extrait la chaleur. Cette chaleur est ensuite convertie en énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce travail est proportionnel à la...) (ou en énergie motrice en propulsion navale) par l'intermédiaire de turbines (vapo-alternateurs).

Coeur de réacteur nucléaire (EPFL)
Coeur de réacteur (Un réacteur peut désigner :) nucléaire (EPFL)

Centrales nucléaires

Le premier parc (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été tracées des allées et chemins destinés à la chasse, à la promenade ou à l’agrément. Il se distingue du Jardin public par le...) mondial de centrales nucléaires est celui des États-Unis (104 réacteurs nucléaires pour une puissance de 99 GW), puis de la France (59 réacteurs nucléaires pour une puissance de 63 GW). En proportion, la Lituanie est le second pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine....) le plus dépendant de l'énergie nucléaire, avec 69,6% de son électricité produite à partir du nucléaire selon l'AIEA, la France venant en première position avec 78% de son électricité produite à partir du nucléaire (chiffres de l'AIEA de 2005, disponibles le 20 mars 2007).

Les plus gros producteurs d'électricité nucléaire
Pays Production (TWh) Puissance installée (GW) Électricité nucléaire (%)
France 431 63 78%
Belgique 45 6 56%
Suède 70 9 47%
Suisse 28 4 39%
Ukraine 83 13 48%
Corée du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) 139 17 45%
Allemagne 154 20 31%
Japon 281 48 30%
Royaume-Uni 75 12 20%
États-Unis 780 99 19%
Russie 137 22 16%
Canada 87 13 15%
Total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est...) 2626 370 17%
(Source : Agence internationale de l'énergie atomique, 31/12/2005)

Production d'énergie nucléaire de la Chine en 2004 : 50 TWh (lien).

Propulsion navale (militaire et civile)

Les bâtiments à propulsion nucléaire utilisent un ou plusieurs réacteurs nucléaires. La chaleur produite est transmise à un fluide caloporteur utilisé pour générer de la vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) actionnant :

  • des turbines couplées aux hélices de propulsion (propulsion à vapeur);
  • des turbines couplées à des alternateurs alimentant en énergie électrique tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le bâtiment, et éventuellement des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) électriques de propulsion (propulsion électrique).

Environ 400 navires à propulsion nucléaire existent dans le monde (Le mot monde peut désigner :), très majoritairement militaires, surtout des sous-marins, mais aussi des porte-avions (Un porte-avions est un navire de guerre permettant de transporter et de mettre en œuvre des avions de combat. C'est en fait une base aérienne flottante et donc mobile, qui permet...) et des croiseurs, et quelques navires civils (brise-glaces). Des cargos nucléaires ont également été expérimentés dans les années 1960 et 1970 ( l'américain Savannah, l'allemand Otto Hahn et le japonais Mutsu), mais leur exploitation ne s'est pas avérée rentable et, ces expériences ont été abandonnées.

Les coûts d'investissement et d'exploitation de la propulsion nucléaire ne la rendent véritablement intéressante que pour un usage militaire et particulièrement pour les sous-marins. Cette énergie apporte :

  • Une très grande autonomie permettant d'éviter en opérations la contrainte du ravitaillement en combustible (retour à un port ou ravitaillement à la mer). Sur les porte-avions, l'espace libéré par l'absence de soute à combustible, permet de consacrer plus de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) au stockage du carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) et des munitions des aéronefs.
  • Une propulsion totalement indépendante de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :).
    • Alors que les sous-marins classiques sont contraints de remonter en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) (ou à l'immersion périscopique en utilisant un schnorchel) pour alimenter les moteurs diesel en air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines...) (oxygène) et, ainsi recharger leurs batteries électriques, après quelques dizaines d'heures (L'heure est une unité de mesure  :) de plongée aux moteurs électriques (quelques jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) pour ceux dotés de propulsion AIP), les rendant ainsi détectables et vulnérables, les sous-marins à propulsion nucléaire peuvent rester plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) en plongée, préservant ainsi leur discrétion.
    • Ils peuvent également soutenir dans la durée des vitesses importantes en plongée qu'un sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de l'eau ; il se distingue ainsi des autres bateaux et navires qui se déplacent dans deux dimensions et...) classique ne pourrait maintenir plus de quelques dizaines de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...) sans entièrement décharger ses batteries.

La propulsion nucléaire apporte donc aux sous-marins un avantage déterminant, au point (Graphie) que l'on peut qualifier les sous-marins classiques de simples submersibles.

Propulsion spatiale (Cet article présente le concept de propulsion spatiale, c'est-à-dire tout système permettant de déplacer un véhicule spatial que ce soit du sol vers l'espace ou bien directement dans l'espace pour des...)

Certains engins spatiaux comme Voyager ont déjà emporté des générateurs nucléaires pour alimenter leur électronique. En revanche la propulsion nucléaire, au cas où elle serait possible, n'est encore qu'envisagée. Elle aurait l'avantage de produire une poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de...), certes faible, mais constante pendant tout le trajet, alors que les engins spatiaux actuels - sauf ceux utilisant l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du...) - ne peuvent produire qu'une seule poussée initiale, ou quelques ajustements de trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.), à cause de la faible contenance de leurs réservoirs. C'est pourquoi on les nomme balistiques, et c'est aussi pour cela qu'il leur faut atteindre la vitesse de libération dès le départ. Sur de longs trajets, interplanétaires par exemple, cette accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la modification...) continue pourrait être globalement plus efficace que l'accélération initiale utilisée actuellement.

Sur le papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est...), avec une accélération constante de 1g sur la première moitié du trajet et une décélération de 1g sur la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La...), les étoiles les plus proches seraient à la portée d'un équipage en une dizaine d'années de voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du XXe siècle avec l'avènement de...) (temps propre du vaisseau), d'après la relativité restreinte (On nomme relativité restreinte une première version de la théorie de la relativité, émise en 1905 par Albert Einstein, qui ne considérait pas la question des accélérations d'un référentiel, ni les interactions...). Toutefois, plusieurs siècles s'écouleraient à l'extérieur. Ceci poserait des problèmes de motivation (La motivation est, dans un organisme vivant, la composante ou le processus qui règle son engagement dans une action ou expérience. Elle en détermine le déclenchement dans une certaine...) politique pour une telle entreprise.

Mais en outre, à supposer que l'on trouve un procédé d'accélération approprié, il faut bien voir que la contraction du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) ainsi obtenue repose sur le fait que la vitesse moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la dimension...) du voyage est proche de celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) (contraction relativiste du temps). Si le rapport moyen entre temps propre du vaisseau et temps terrestre est de 100, (des années pour des siècles), ceci implique une dépense d'énergie telle que, même avec un rendement de 100%, la masse du vaisseau spatial serait divisée par 1450 pour l'accélération aller, et le même facteur pour la décélération aller, puis la même chose pour le retour. A son retour, la masse du vaisseau ne serait plus que 2,3·10–13 celle qu'il possédait à son départ. Et ce calcul est purement cinématique (En physique, la cinématique est la discipline de la mécanique qui étudie le mouvement des corps, en faisant abstraction des causes du mouvement (celles-ci sont généralement modélisées par des forces et des moments). Elle utilise la géométrie...), et ne prend pas en compte les problèmes techniques inévitables.

Dans ces conditions, beaucoup de scientifiques veulent limiter les essais de propulsion nucléaire car ses avantages sont loin d'être évidents, tandis que si un accident survient, la pollution spatiale (Le terme de « pollution spatiale » s'applique aux dégradations diverses des environnements dues aux activités humaines liées à l'exploration de l'espace.) entraînée serait désastreuse.

Les usages des réactions nucléaires non contrôlées

Les puissances des bombes nucléaires vont du kilotonne à la mégatonne d'équivalent TNT. L'énergie d'une explosion nucléaire est répartie essentiellement dans l'effet de souffle (onde de choc), l'effet thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en...) et les radiations.

Types d'armes

Les armes nucléaires sont de deux types :

  • les armes à fission ou "bombes A" : elles utilisent une masse critique d'uranium (L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent : plus abondant que l'argent, autant que...) enrichi ou de plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94, très dense — approximativement 1,74 fois plus lourd que le plomb —...), réunie par l'implosion d'un explosif (Un explosif est un composé chimique défini ou un mélange de corps susceptibles lors de leur transformation, de dégager en un temps très court, un grand...) classique.
  • les armes à fusion ou bombes thermonucléaires ou "bombes H". Les conditions de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) et de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) nécessaires à la réaction de fusion d'isotopes d'hydrogène (deutérium et tritium) est obtenue par l'explosion d'une "amorce" constituée par une bombe à fission au plutonium.

La bombe à neutrons est une variante de bombe thermonucléaire conçue pour maximiser la part de l'énergie émise sous forme de radiations; elle est supposée détruire les plus grandes formes de vie (La vie est le nom donné :) dans le voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la...) de la cible, tout en provoquant un minimum de dégâts matériels.

Histoire

La première utilisation militaire d'une arme nucléaire ( "bombe A (La bombe A, communément appelée bombe atomique, bombe à fission ou bombe nucléaire, est basée sur le principe de la fission nucléaire et utilise des éléments fissiles comme...)" ) a été en 1945, le largage de deux bombes sur les villes japonaises d'Hiroshima et de Nagasaki par l'armée américaine, afin de mettre un terme à la Seconde Guerre mondiale. Depuis, ce type d'armement n'a fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) que d'essais expérimentaux (atmosphériques puis souterrains) puis de modélisations informatiques.

La bombe atomique a été à l'origine de la doctrine de dissuasion ou équilibre de la terreur qui a été développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme l'enveloppe de la famille des droites normales à la courbe.) durant la Guerre froide.

Doctrine d'emploi

Dans la doctrine d'emploi de la plupart des puissances nucléaires, on distingue :

  • l'arme nucléaire stratégique, instrument de la doctrine de dissuasion nucléaire ou de "non-emploi", destinée à prévenir un conflit,
  • de l'arme nucléaire tactique, ou de bataille, susceptible d'être employée sur des objectifs militaires au cours d'un conflit. La précision des vecteurs aidant, ce type d'arme a conduit à la miniaturisation et aux faibles puissances (mini-nuke dans le jargon journalistique américain).

Dans la doctrine d'emploi française, il n'existe pas d'"arme tactique", mais des armes de faible puissance sont définies comme pré-stratégiques ; dans cette conception, ces armes ne servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) qu'accessoirement à un but militaire sur le terrain, leur principal effet étant celui d'un "ultime avertissement", de nature politique, pour prévenir les dirigeants ennemis que les intérêts vitaux de la France sont désormais en jeu, et que le prochain échelon des représailles sera thermo-nucléaire.

Emploi civil

Des utilisations civiles des armes nucléaires ont été envisagées (par exemple, creusement de cavités souterraines pour le stockage de gaz).

Le débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...) sur l'énergie nucléaire

Les applications civiles de l'énergie nucléaire sont controversées en raison, pour leurs adversaires :

  • des risques d'accident nucléaire (Un accident nucléaire, ou accident radiologique, est un événement qui risque d’entraîner une émission de matières radioactives ou un niveau de radioactivité susceptible de...) grave sur un réacteur nucléaire ou au cours du cycle du combustible ;
  • de problèmes non résolus liés à la gestion à très long terme des déchets radioactifs ;
  • du risque de prolifération nucléaire ;
  • du risque de terrorisme nucléaire par le détournement de matière radioactive pour l'utiliser comme toxique ou pour fabriquer une "bombe radiologique", ou par l'attaque directe d'un réacteur ;
  • du coût économique de la filière (Une filière est une suite de formalités, d'emplois à remplir avant d'arriver à un certain résultat: la filière administrative.) de production de l'électricité nucléaire, de l'extraction des minerais à la gestion des déchets.

Cependant, les partisans insistent sur le fait que :

  • les ressources potentielles en combustible nucléaire seraient plus élevées que les ressources existant pour les combustibles carbonés (charbon, gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...), pétrole), surtout si l'on arrive à mettre en œuvre une filière à fission utilisant le thorium, ou les filières à fusion ;
  • les filières nucléaires évitent de surcharger l'atmosphère en dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute...) qui est un gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou...).

Les risques et les coûts ne sont pas évalués de la même façon par les pro- et les anti-nucléaires, qui se divisent aussi au sujet de l'utilité des applications nucléaires civiles et militaires, en particulier de la production d'électricité nucléaire et de l'opportunité d'une sortie du nucléaire civil.

La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) dans le domaine de l'énergie nucléaire

  • Des pays se sont réunis autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) ITER, programme d'étude à long terme de la fusion nucléaire contrôlée. C'est un projet de recherche qui a pour objectif la construction et l'exploitation expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de...) d'un tokamak de grandes dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son...). Le réacteur sera construit à Cadarache (Le centre de Cadarache est un centre de recherche nucléaire français situé dans les Bouches-du-Rhône, au confluent du Verdon et de la Durance sur un site de...) en France.
  • Dans le cadre du Forum international génération IV, des études sont menées sur le développement de nouvelles filières de réacteurs nucléaires à fission. Le planning de ce programme international prévoit la mise en service industriel de ces réacteurs à l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres...) 2030-2040.
  • L'étude du cycle du thorium est actuellement en cours et le thorium pourrait supplanter l'uranium actuellement utilisé, car les réserves en thorium sont plus importantes que celles d'uranium. Toutefois, le thorium naturel est composé à 100% de l'isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau...) 232 qui n'est pas fissile mais fertile (comme l'uranium 238). Son utilisation est donc assujettie au développement de réacteurs surgénérateurs et des procédés chimiques de retraitement afférents.
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