L'énergie nucléaire fait référence à l'énergie libérée lors de réactions nucléaires, sous forme de fusion nucléaire ou de fission nucléaire. Voici des exemples des deux :
Exemples de fusion nucléaire
La fusion nucléaire est le processus par lequel les noyaux atomiques se combinent pour former des noyaux plus lourds. Ce processus libère une grande quantité d'énergie due à la conversion de la masse en énergie selon la célèbre équation d'Einstein, E=mc². Voici quelques exemples supplémentaires de l'application de la fusion nucléaire :
1. Recherche sur les réacteurs à fusion
Des scientifiques et des ingénieurs travaillent au développement de réacteurs à fusion contrôlée sur Terre, connus sous le nom de réacteurs à fusion nucléaire thermonucléaire contrôlée.
Ces réacteurs utilisent des champs magnétiques ou des lasers de grande puissance pour confiner et chauffer le plasma de fusion à des températures extrêmement élevées. Des exemples de ces projets incluent ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) et le projet Wendelstein 7-X.
2. Bombes atomiques à hydrogène
Les bombes à hydrogène, également connues sous le nom de bombes thermonucléaires, sont des engins explosifs qui exploitent la fusion nucléaire pour générer une explosion beaucoup plus puissante que les armes à fission nucléaire conventionnelles.
Dans ces bombes, la fission nucléaire d'une petite quantité de matière fissile, comme l'uranium 235, génère la température et la pression nécessaires pour initier la fusion de noyaux légers, comme le deutérium et le tritium.
3. L'énergie du Soleil et des étoiles
Le Soleil et d'autres étoiles de l'univers sont des sources massives d'énergie nucléaire en raison des réactions de fusion nucléaire qui se produisent dans leurs noyaux. Dans le cas du Soleil, la réaction principale est la fusion nucléaire de l'hydrogène en hélium, libérant une énorme quantité d'énergie dans le processus.
Outre le Soleil, les étoiles de l'univers fonctionnent également comme des réacteurs nucléaires géants. Les étoiles les plus massives peuvent subir des réactions nucléaires encore plus complexes, telles que la fusion d'éléments plus lourds que l'hélium, produisant des éléments tels que le carbone, l'oxygène et le fer.
Ces réactions de fusion nucléaire dans les étoiles sont responsables de la production d'éléments chimiques et de la libération de grandes quantités d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, y compris la lumière visible.
Exemples de fission nucléaire
La fission nucléaire est le processus par lequel un noyau lourd se divise en fragments plus petits, libérant de l'énergie dans le processus. Voici quelques exemples supplémentaires d'application de la fission nucléaire :
1. Réacteurs nucléaires de puissance
Les réacteurs à fission nucléaire sont utilisés dans les centrales nucléaires pour produire de l'électricité. Dans ces réacteurs, des matières fissiles telles que l'uranium 235 ou le plutonium 239 sont utilisées pour induire une fission nucléaire contrôlée. La chaleur générée par la fission est utilisée pour chauffer l'eau et produire de la vapeur, qui à son tour entraîne une turbine reliée à un générateur électrique.
Les trois centrales nucléaires les plus puissantes installées sont les suivantes :
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La centrale nucléaire de Kashiwazaki-Kariwa (Japon) : Située dans la préfecture de Niigata, c'est la centrale nucléaire la plus puissante au monde. Il a une capacité installée d'environ 8 212 mégawatts (MW), répartis dans sept réacteurs nucléaires.
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Centrale nucléaire de Bruce (Canada) : située en Ontario, au Canada. Il a une capacité installée totale d'environ 6 384 MW. Il se compose de huit réacteurs nucléaires.
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La centrale nucléaire de Zaporijia (Ukraine) : C'est la plus grande centrale nucléaire d'Europe et la troisième plus puissante au monde. Il est situé près de la ville d'Enerhodar, en Ukraine, et a une capacité installée d'environ 6 000 MW. La centrale compte six réacteurs nucléaires.
2. Réacteurs de recherche
Outre les réacteurs de puissance, il existe des réacteurs de recherche utilisés dans le domaine scientifique à diverses fins, telles que la production de radio-isotopes pour des applications médicales et la recherche en physique nucléaire.
3. Propulsion nucléaire
L'énergie nucléaire est également utilisée pour effectuer des travaux mécaniques pour déplacer des véhicules et des navires; Voyons quelques exemples :
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Vaisseau spatial à propulsion nucléaire thermique : Des concepts de vaisseaux spatiaux ont été proposés qui utilisent l'énergie nucléaire pour générer de la chaleur et se propulser dans l'espace. Ces systèmes utiliseraient un réacteur nucléaire pour chauffer un propulseur, tel que l'hydrogène liquide, à des températures élevées. Le propulseur chaud serait éjecté par un moteur-fusée pour générer une poussée.
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Sous-marins nucléaires (SSN) : les sous-marins nucléaires utilisent un réacteur nucléaire pour générer de l'énergie électrique, qui à son tour entraîne le système de propulsion. Ces sous-marins transportent à bord un réacteur nucléaire qui utilise la fission nucléaire pour générer de la chaleur. La chaleur est utilisée pour chauffer l'eau et produire de la vapeur, qui à son tour entraîne une turbine reliée à un système de propulsion, comme une hélice.
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Sous-marins lance-missiles balistiques (SNLE) : les sous-marins lance-missiles balistiques utilisent également l'énergie nucléaire pour la propulsion, mais leur rôle principal est de lancer des missiles balistiques nucléaires.
