Transmutation - Définition

Introduction

La transmutation est la transformation d'un élément chimique en un autre par une modification du noyau atomique de l'élément. Elle est aussi appelée transmutation nucléaire.

Physique nucléaire

La transmutation de l'isotope d'un élément en un autre peut soit se produire naturellement au cours d'une chaîne de désintégration, ou bien être provoquée, par exemple dans un réacteur nucléaire.

Représentation des étapes de la transmutation d’un isotope radioactif, le cobalt 60.

La transmutation naturelle de certains produits issus des réacteurs nucléaires est extrêmement lente : par exemple, le plutonium 239 se transforme très lentement en plomb à travers une chaîne de désintégration longue de plusieurs centaines de milliers d'années. Autre exemple illustré par le schéma ci-contre: le cobalt 60 se désintègre en nickel 60 par une émission bêta, puis l’atome de nickel excité émet deux photons gamma.

En France, la loi Bataille du 30 décembre 1991 définit un axe de recherche, dont le pilotage a été confié au CEA, sur la transmutation des déchets à longue durée de vie issus des centrales nucléaires. On envisage d'utiliser la transmutation pour transformer des isotopes radioactifs à vie longue en isotopes à vie courte ou en isotopes stables en vue de réduire la radioactivité à long terme des déchets radioactifs.

Or selon le député Christian Bataille, « quand on envoie des neutrons sur une cible, il ne se produit jamais uniquement que la réaction recherchée, et l'effet des réactions parasites peut parfois retirer tout l'intérêt de l'opération ». Selon les filières envisagées (réacteur sous-critique piloté par accélérateur, réacteur à neutrons rapides, etc.), le traitement des déchets par cette méthode peut s'avérer fortement consommateur d'énergie. Il en résulte un très faible bilan énergétique de la production d'électricité associée à la transmutation des déchets.

De plus, la transmutation n'est susceptible de gérer qu'une partie des déchets (produits de fission à vie longue, actinides mineurs) et ne peut s'envisager pour les déchets dits de "moyenne activité et à vie longue" (MAVL) pour lesquels aucun mode de gestion n'existe actuellement. Mais d'autres solutions sont envisagées, notamment le stockage en site géologique.

Littérature

Actuellement, la transmutation de la matière et l'alchimie sont la source d'inspiration de nombreuses œuvres à succès, telles que « Harry Potter à l'école des sorciers », la série (manga et anime) « Hagane no renkinjutsushi (Fullmetal alchemist) ».

Alchimie

En alchimie, la transmutation de la matière désignait l'hypothétique possibilité de transformer une substance en une autre, voire un Élément en un autre (les Éléments sont l’eau, la terre, le feu et l’air). Les conditions pour que la transmutation ait lieu relèvent du Grand œuvre. Au final, l'alchimiste était supposé obtenir la pierre philosophale, qui aurait permis de transformer des métaux peu précieux en or ou d'obtenir l'élixir de longue vie.

Histoire de la transmutation

Les manipulations de transmutation des alchimistes reposaient sur les connaissances empiriques accumulées sur les propriétés de la matière, au fil des millénaires, par les Mésopotamiens, les Égyptiens, les Grecs et les Chinois, pour l'essentiel. Les connaissances qu'ils ont acquises et les découvertes qu'ils ont faites ont servi de terreau à l'émergence de la chimie, souvent par réfutation. Comme exemple de découverte on peut citer celle du phosphore par l'alchimiste hambourgeois Hennig Brandt, en 1669. Le plus bel exemple de réfutation est sans conteste celle du phlogistique qui amena Lavoisier à poser la conservation de la masse et à fonder la chimie sur un socle solide. L'article consacré à Corentin Louis Kervran détaille des cas de transmutations biologiques prétendus depuis 1799, notamment la poule qui transformerait la silice en calcium pour produire sa coquille d'oeuf.