Pour expliquer l’histoire de l’énergie nucléaire on pourrait distinguer trois grandes étapes :
- Etudes scientifiques physiques et chimiques des éléments.
- Le développement de la bombe nucléaire pendant la Seconde Guerre mondiale.
- Utilisation de l'énergie nucléaire dans le domaine civil.
Etudes scientifiques physiques et chimiques des éléments
Le développement de l’énergie nucléaire trouve ses racines dans les progrès scientifiques en physique et en chimie, qui ont commencé il y a des siècles et ont culminé avec la découverte de la fission nucléaire au XXe siècle.
Ces études portaient sur la compréhension de la structure de la matière et des phénomènes liés à l'interaction entre particules subatomiques.
La théorie atomique dans l'Antiquité
L'idée de l'atome en tant qu'unité fondamentale de la matière trouve son origine dans la Grèce antique, lorsque des philosophes tels que Démocrite d'Abdère proposaient que toute matière était composée de particules indivisibles et indestructibles appelées « atomes ». Même si sa théorie manquait de bases expérimentales, elle posa les premières bases conceptuelles pour l’étude du sujet.
Le renouveau de la théorie atomique
Aux XVIIe et XVIIIe siècles, l'idée d'atomes est revitalisée grâce aux expériences de chimistes comme Antoine Lavoisier, qui établit la loi de conservation de la matière.
John Dalton, au début du XIXe siècle, a introduit son modèle atomique, basé sur l'idée que les éléments sont constitués d'atomes identiques et que les composés chimiques sont des combinaisons de ces atomes dans des proportions définies.
Découvertes subatomiques
Le développement d'instruments scientifiques et de méthodes expérimentales a permis une compréhension plus détaillée de la structure atomique à la fin du 19e et au début du 20e siècle :
- Électron (JJ Thomson, 1897) : Thomson a découvert l'électron et a proposé le modèle du « plum pudding », dans lequel les électrons étaient noyés dans une « pâte » chargée positivement.
- Radioactivité naturelle (Antoine-Henri Becquerel, 1896) : Becquerel découvre que certains éléments émettent spontanément des rayonnements, phénomène qui sera étudié plus tard par Marie et Pierre Curie, qui isolent les éléments radioactifs polonium et radium.
- Modèle nucléaire (Ernest Rutherford, 1911) : Rutherford a réalisé des expériences démontrant l'existence d'un petit noyau dense, chargé positivement, entouré d'électrons.
- Quantas d'énergie (Max Planck, 1900) : Planck a introduit l'idée selon laquelle l'énergie n'est pas émise en continu, mais en paquets discrets appelés « quanta », jetant ainsi les bases de la mécanique quantique.
- Théorie de la relativité (Albert Einstein, 1905) : Einstein a associé l'énergie et la masse avec sa célèbre équation E=mc2E = mc^2E=mc2, qui serait la clé pour comprendre comment la fission nucléaire peut libérer d'énormes quantités d'énergie.
- Découverte du neutron (James Chadwick, 1932) : Chadwick identifie le neutron, particule neutre présente dans le noyau, ce qui facilite l'étude des réactions nucléaires.
fission nucléaire
En 1938, une équipe de scientifiques allemands, dirigée par Otto Hahn, Fritz Strassmann et avec les contributions théoriques de Lise Meitner et Otto Frisch, découvrit la fission nucléaire.
Ce phénomène se produit lorsque le noyau d'un atome lourd, tel que l'uranium 235, se divise en deux noyaux plus légers lorsqu'il est bombardé de neutrons, libérant ainsi une énorme quantité d'énergie et davantage de neutrons, ce qui peut déclencher une réaction en chaîne.
Cette découverte marqua un tournant entre les études scientifiques fondamentales et le développement d'applications pratiques de l'énergie nucléaire, tant guerrières que civiles.
Découverte de la fission nucléaire et développement militaire
La découverte de la fission nucléaire (1938)
En décembre 1938, Otto Hahn et Fritz Strassmann, chimistes allemands, découvrirent que lorsque les atomes d'uranium étaient bombardés de neutrons, ils se divisaient en deux noyaux plus légers, comme le baryum et le krypton. Ce processus, connu sous le nom de fission nucléaire , libère une énorme quantité d'énergie.
L'interprétation théorique du phénomène a été réalisée par Lise Meitner et son neveu Otto Frisch. Ils ont expliqué que lors de la division, le noyau libérait une fraction de la masse originale sous forme d'énergie, conformément à l'équation d'Einstein E=mc 2 . Frisch a inventé le terme « fission » en le comparant au processus biologique de division cellulaire.
Cette découverte a révolutionné la physique nucléaire et a marqué le début d’une nouvelle ère dans la production d’énergie et d’armes.
Contexte historique et application militaire
La découverte de la fission nucléaire s'est produite dans un contexte de tensions politiques et de conflits mondiaux qui ont conduit à la Seconde Guerre mondiale (1939-1945). Les scientifiques ont rapidement compris que la fission nucléaire pouvait être utilisée pour créer des armes d’une puissance sans précédent.
En 1939, Albert Einstein et Leó Szilárd écrivirent une lettre au président américain Franklin D. Roosevelt, mettant en garde contre le potentiel de l'Allemagne à développer une bombe nucléaire et recommandant aux États-Unis de lancer un programme similaire.
Le projet Manhattan (1942-1946)
Les États-Unis, avec le soutien du Royaume-Uni et du Canada, ont lancé le projet Manhattan , un effort scientifique et militaire visant à développer des armes nucléaires avant que l'Allemagne n'y parvienne. Ce projet est devenu l’un des programmes les plus ambitieux et secrets de l’histoire.
- Organisation : Le projet était dirigé par le général Leslie Groves, tandis que le physicien J. Robert Oppenheimer supervisait la recherche scientifique au laboratoire de Los Alamos, au Nouveau-Mexique.
- Participation internationale : d'éminents scientifiques tels qu'Enrico Fermi, Niels Bohr, Richard Feynman et Edward Teller y ont participé.
- Production de matériaux : des installations ont été construites pour produire de l'uranium 235 et du plutonium 239, les éléments clés des armes nucléaires. Les usines d'Oak Ridge, au Tennessee, et de Hanford, dans l'État de Washington, ont joué un rôle clé dans ce processus.
Premier essai nucléaire
Le 16 juillet 1945, dans le désert d'Alamogordo, au Nouveau-Mexique, fut effectué le premier essai nucléaire, connu sous le nom de « Trinity » . Une conception de bombe à base de plutonium a été utilisée. L'explosion a produit une énergie équivalente à 21 kilotonnes de TNT, créant un champignon atomique et marquant le début de l'ère nucléaire.
Attentats d'Hiroshima et de Nagasaki
Le 6 août 1945, les États-Unis larguent la bombe atomique « Little Boy » sur Hiroshima, au Japon.
Cette bombe, à base d'uranium 235, a explosé avec une puissance de 15 kilotonnes de TNT, rasant une grande partie de la ville et causant la mort immédiate d'environ 70 000 personnes. De plus, des milliers d’autres sont morts dans les jours et les années qui ont suivi à cause de brûlures, de blessures et d’exposition aux radiations.
Trois jours plus tard, le 9 août, une deuxième bombe, « Fat Man » , est larguée sur Nagasaki. Celui-ci, basé sur le plutonium 239, a produit une explosion de 21 kilotonnes, tuant instantanément environ 40 000 personnes et en laissant de nombreuses autres gravement touchées.
Ces actions dévastatrices précipitèrent la capitulation inconditionnelle du Japon le 15 août 1945, mettant fin à la Seconde Guerre mondiale.
Toutefois, les conséquences des bombardements atomiques ont été profondes et de grande envergure. D’une part, ils ont fait des États-Unis une superpuissance militaire, ouvrant la voie à la guerre froide en déclenchant une course aux armements avec l’Union soviétique. D’un autre côté, ils ont généré d’intenses débats éthiques et politiques sur l’utilisation des armes nucléaires, en raison de la souffrance humaine et de ses implications pour l’humanité.
Ces événements ont marqué un tournant dans l’histoire mondiale de la guerre et de la technologie.
La découverte de la fission nucléaire, combinée au projet Manhattan, a marqué un tournant dans l'histoire, avec de profondes implications à la fois pour la guerre et le développement de l'énergie nucléaire civile dans les décennies qui ont suivi.
Après la détonation d'Hiroshima, Einstein a déclaré : « Je devrais brûler les doigts avec lesquels j'ai écrit cette première lettre à Roosevelt. »
Demandes civiles et réglementation internationale
Le virage vers des applications pacifiques
Après la Seconde Guerre mondiale, la perception de l’énergie nucléaire a commencé à se transformer, se concentrant sur ses applications civiles et sa capacité à bénéficier à l’humanité.
En 1953, le président américain Dwight D. Eisenhower a lancé le programme « Atoms for Peace » . Ce programme promouvait la coopération internationale pour utiliser l'énergie nucléaire à des fins pacifiques, ouvrant la porte à un développement plus large dans des domaines tels que la production d'électricité, la médecine et la recherche scientifique.
Développement de centrales nucléaires
L'utilisation de l'énergie nucléaire comme source d'électricité a franchi une étape importante en 1954, lorsque l'Union soviétique a ouvert la première centrale nucléaire commerciale au monde à Obninsk. Cette étape marquante a marqué le début d’une nouvelle ère dans la production d’électricité.
Au cours des années 1960 et 1970, de nombreux pays ont lancé des programmes nucléaires pour répondre à la demande croissante en énergie.
Actuellement, plus de 450 réacteurs nucléaires fonctionnent dans le monde, fournissant une part importante de l’électricité mondiale. Ces réacteurs se distinguent par leur capacité à produire de l’énergie de manière efficace et avec de faibles émissions de carbone.
Toutefois, cette évolution pose également des défis importants, tels que la gestion des déchets radioactifs et la nécessité de garantir des normes de sécurité élevées dans les centrales nucléaires.
Réglementation internationale pour une utilisation sûre
Pour superviser l’utilisation sûre et pacifique de l’énergie nucléaire, des organisations et initiatives internationales ont été créées. En 1957 est née l' Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) , dont l'objectif principal est de promouvoir l'utilisation sûre de l'énergie nucléaire et d'établir des normes de sécurité mondiales.
En revanche, en 1970, le Traité de non-prolifération nucléaire (TNP) est entré en vigueur . Ce traité vise à empêcher la prolifération des armes nucléaires, à promouvoir le désarmement et à garantir que tous les pays puissent accéder à la technologie nucléaire à des fins pacifiques.
Ces réglementations internationales représentent un effort coordonné visant à maximiser les avantages de l’énergie nucléaire tout en atténuant ses risques, en équilibrant son potentiel de développement mondial avec la responsabilité d’éviter ses dangers potentiels.