vinheta|Centrala nucleara de Golfuèg.
L’energia nucleara o energia atomica es l'energia associada a la fòrça de coësion dels nucleons (protons e neutrons) al sen dels nuclèus atomics. Las transformacions que libèran aquela energia son las reaccions nuclearas. Aqueu fenomèn se fa naturalament dins las reaccions engendradas per la radioactivitat naturala o durant las reaccions de fusion que produson l'energia emesa per las estelas. Ça que la, existís tanben una radioactivitat artificiala qu'es constituïda per l'ensemble de las reaccions nuclearas engendradas per de manipulacions umanas. En efièch, l'energia nucleara es una font fòrça importanta d'energia. A donc d'aplicacions nombrosas coma la produccion d'electricitat dins las centralas nuclearas o la fabricacion d'armas poderosas coma las bombas atomicas.
Dins lo domeni civil, l'energia nucleara a d'atots remarcables coma la possibilitat de produire de quantitats regularas e pauc costosas d'electricitat. Tanben, aquela produccion emet pauc de gas d'efièch de sèrra. Pasmens, suscita egalament de debats important dins la societat. En efièch, produtz de descais radioactius que pòdon persistir dins l'environament pendent de sègles o de millenaris. Font de radiacions ionizantas, i forman una pollucion invisibla que favorizan l'aparicion de càncers e que, dins de cas extrèms, pòdon aver d'efièchs nocius dirèctes pels organismes vivents. La question del desvolopament de l'energia nucleara es donc sovent una question politica sensibla e complèxa.
Dins lo domeni militar, las armas nuclearas son capablas de destruire rapidament l'ensemble de las vilas importantas d'un païs. En efièch, libèran de quantitats d'energia exprimidas en quilotonas o en megatonas de TNT. Foguèron utilizadas unicament a la fin de la Segonda Guèrra Mondiala. Lor aparicion an cambiat la natura de la guèrra car un conflicte dirècte entre poténcias dotadas d'armas nuclearas es actualament quasi impossible. Las armas nuclearas son donc vengudas la basa de l'equilibri entre las grandas poténcias, mas lo manten dels arsenals es contestat dins mai d'un païs en causa de lor dangerositat e del risc de guèrra nucleara.
Definicion e istòria
Definicion
Segon lo contèxte d'usatge, lo tèrme d’energia nucleara a dos senses diferents(fr) Henry Safa, Qu'est ce que l'énergie nucléaire ?, EDP Sciences, 2013.(fr) Michel Hug, Un siècle d'énergie nucléaire, Éd. le Manuscrit, 2009.(fr) Jean-Louis Basdevant, James Rich e Michel Spiro, Énergie nucléaire, Éditions de l'École Polytechnique, 2002. : al nivèl microscopic, l’energia nucleara es l'energia associada a la fòrça de coesion dels nucleons, l'interaccion fòrta (protons e neutrons) al sen del nuclèu dels atòms. Las transformacions del nuclèu liberant aquela energia son nomenats reaccions nuclearas. L'interaccion flaca, ela, regís las reaccions entre particulas e neutrinos. al nivèl macroscopic, l'energia nucleara correspond, d’una part a l'energia liberada per las reaccions de fusion nucleara al sen de las estelas, e d’autra part als usatges civils e militars de l'energia liberada pendent las reaccions de fission o de fusion del nuclèu atomic.
Cronologia de las descobèrtas e dels eveniments principals
1868 : primièra publicacion de la classificacion periodica de Mendeleiev.
1895 : descobèrta dels rais X per Röntgen.
1896 : descobèrta de la radioactivitat per Becquerel.
1897 : descobèrta de l'electron per Thomson.
1898 : isolament del radi e del polòni per Pierre Curie e Marie Curie.
1911 : publicacion del modèl planetari de l'atòm per Rutherford.
1924 : primièr desvolopament de la teoria quantica.
1932 : identificacion del neutron per Chadwick.
1934 : descobèrta de la radioactivitat artificiala per Frédéric e Irène Joliot-Curie.
1938 : la fusion nucleara es identificada pel primièr còp coma la font de l'energia de las estelas.
1938 : descobèrta de la fission nucleara per Hahn e Strassmann.
1942 : primièr reactor nuclear operacional.
1945 : primièra arma nucleara operacionala.
1953 : primièra descripcion de las reaccions de fusion a l'origina de l'energia solara.
1954 : inauguracion de la primièra centrala nucleara civila.
1986 : accident de Chornobil.
2007 : començament de la construccion d'ITER, reactor de fusion experimental bastit a Cadaracha.
2011 : accident de Fukushima.
Reaccions nuclearas
L’energia nucleara es producha pels nuclèus dels atòms que subisson de transformacions ; son las reaccions nuclearas. Aqueles repairaraments nuclears conduson a de configuracions pus establas, lo diferencial d’energia (correspondent al diferencial de massa) constituís alara l’energia liberada per la reaccion. Las aplicacions de l'energia nucleara utilizan aquela energia. Las reaccions nuclearas a la basa de las diferentas aplicacions son :
La radioactivitat
La radioactivitat es un fenomèn fisic naturau caracterizat per la transformacion espontanèa de nuclèus atomics instables en nuclèus mai estables(fr) Colette Chassard-Bouchaud, Environnement et radioactivité, Presses Universitaires de France, 1993, pp. 11-13.. Aqueu mecanisme emet d'energia sota forma de particulas e de radiacions capablas de penetrar dins la matèria(fr) Colette Chassard-Bouchaud, Environnement et radioactivité, Presses Universitaires de France, 1993, pp. 13-14., d'ionizar l'aire, d'impressionar de placas fotograficas e d'excitar la fluorescéncia de mai d'una substància. Lei fenomèns radioactius son fòrça divèrs. Son generalament classats en foncion de las particulas e de las radiacions emesas. Dins lo domeni del nuclear civil e militar, los mai importants son la fission nucleara e la fusion nucleara.
Un còrs radioactiu emet naturalament un flux lentament descreissent de calor(fr) René Coppens, La radioactivité des roches, Presses Universitaires de France, 1964.. Aquela calor se pòt utilizar per generar d'electricitat per de pichons generators, los generators termoelectrics de radioisotòp. Aquela aplicacion es fòrça cara, e delicata per utilizar a causa del fòrt environament radioactiu. Es doncas utilizada solament que per de pichonas poténcias, par exemple per progit en energia una sonda espaciala que s'alunha del Solelh, e que pòt pas mai utilizar las placas solaras fotovoltaïcas(fr) Charles Hirlimann, Vive le nucléaire ?, Charles Hirlimann, 2015, pp. 66-68..
La fission nucleara
thumb|Exemple de la fission nucleara inducha de l'urani-235.
Quand un neutron percutís lo nuclèu de qualques isotòps pesucs, existís una probabilitat que lo nuclèu tustat se partege en dos nuclèus mai leugièrs(fr) Jean-Louis Basdevant, James Rich e Michel Spiro, Énergie nucléaire, Éditions de l'École Polytechnique, 2002, pp. 185-193.. Aquela reaccion, que se nomena fission nucleara, se tradutz per una emission d'energia fòrça importanta (gaireben per eveniment, a comparar a las energias de las reaccions quimicas, gaireben (fr) Jean-Louis Basdevant, James Rich e Michel Spiro, Énergie nucléaire, Éditions de l'École Polytechnique, 2002, p. 186.).
Aquela fission s’acompanha de l'emission de plusors neutrons que, segon las condicions, percutisson d’autres nuclèus e atal provòcan una reaccion en cadena(fr) Jean-Louis Basdevant, James Rich e Michel Spiro, Énergie nucléaire, Éditions de l'École Polytechnique, 2002, pp. 193-195.. Dins un reactor nuclear, aquela reaccion en cadena se passa a una velocitat lenta e contrarotlada. Dins una bomba nucleara, se propaga tant rapidament que mena a una reaccion explosiva.
L'importància de l’energia emesa dins la fission ven del fach que l’energia de ligason per nucleon del nuclèu inicial es mai flac qu'aquela dels nuclèus produsits (gaireben per nucleon pels elements pesucs, contra 8,8 pel fèrre). La pus granda partida de l'energia se transforma en energia cinetica qu'es veïcula pels neutrons e pels nuclèus filhs, energia recuperada coma calor dins los reactors.
La fusion nucleara
thumb|Fusion nucleara
La fusion nucleara es una reaccion ont dos nuclèus atomics s’assemblan per formar un nuclèu pus pesuc(fr) Paul-Henri Rebut, L' Énergie des étoiles. La fusion nucléaire contrôlée, Odile Jacob, 1999.(fr) Paul G. Hewitt, Physique conceptuelle, De Boeck supérieur, 2020, p. 663.. Per exemple, un nuclèu de deutèri e un nuclèu de triti se jonhon per formar un nuclèu d’èli e emetre un neutron e d'energia(fr) Paul G. Hewitt, Physique conceptuelle, De Boeck supérieur, 2020, p. 665.. La fusion dels nuclèus leugièrs emet una enòrma quantitat d’energia venent de l’interaccion fòrta, fòrça mai importanta que la repulsion electroestatica entre los constituents dels nuclèus leugièrs. En efièch, aquò se tradutz per una manca de massa, lo nuclèu resultant avent una massa mens elevada que la soma de las massas dels nuclèus d’origina.
Aquela reaccion es possibla pas qu'a de temperaturas fòrça nautas (mai de dètz milions de grases Celsius) ont la matèria es dins l’estat de plasma. Aquelas condicions son acampadas al sen de las estelas o pendent l’explosion d’una bomba de fission nucleara, que atal amorça l’explosion termonucleara (bomba H).
A l'ora d'ara, pas cap d'aparelhatge permet de produire d'energia tot en contrarotlant las reaccions de fusion nucleara(fr) Paul G. Hewitt, Physique conceptuelle, De Boeck supérieur, 2020, p. 666.. Se contunhan las recèrcas per obtenir un plasma pendent una durada sufisenta, per que l'energia de fusion producha siá superiora a aquela investida dins lo calfatge de las particulas. E se fan de recèrcas dins lo quadre internacional per desvolopar l’usatge civil de l’energia de fusion nucleara per la produccion electrica.
Aplicacions Reaccions nuclearas contrarotladas
thumb|Còr d'un reactor nuclear (EPFL)
Las aplicacions de l’energia nucleara concernisson, subretot, dos domenis: la produccion d’electricitat dins de centralas nuclearas. la propulsion navala (subretot per las flòtas militaras, dins los sosmarins e los pòrta-avions). Las reaccions de fission nucleara i son amorçadas, moderadas e contrarotladas dins lo còr : assemblatge de combustible e de barras de contraròtle traversat per un fluide caloportador que n'extrai la calor. Aquela calor es aprèp convertida en energia electrica (o en energia motritz dins lo cas de propulsion navala) per l'intermediari de turbinas(fr) Georges Parreins, Les centrales nucléaires, Presses universitaires de France, 1979.(fr) Serge Marquet, Les accidents de réacteurs nucléaires, Lavoisier, 2012..
Una autra aplicacion es la produccion d’isotòps radioactius utilizats dins l’industria (radiografia de sòudadura per exemple) e en medecina (medecina nucleara e radioterapia). D’autras utilizacions foguèron imaginadas, e quitament experimentadas, coma la produccion de calor per provesir un malhum de calfatfge, lo dessalatge de l’aiga de mar o la produccion d’idrogèn.
Centralas nuclearas
La part de l'electricitat nucleara dins la produccion d'electricitat totala es de 14 % en 2009. Lo país comptant lo pus grand nombre de centralas nuclearas es los Estats Units d'America (104 reactors nuclears per una poténcia de ), puèi França (59 reactors nuclears per una poténcia de ). En proporcion, Lituània es lo segond país per l'importància de l'energia nucleara, amb 69,6 % de son electricitat producha a partir del nuclear segon l’AIEA, França venent en primièra posicion amb 78 % de son electricitat producha a partir del nuclearAIEA de 2005 , 20 de març de 2007. La produccion d'energia nucleara en China foguèt en progression rapida a partir de la mitat dels ans 2000. En 2004, foguèt de 50 TWhL'industria de l'energia. Actualament dispausa de 13 reactors d'una poténcia de 10,8 GW per aténher 40 GW en 2020.
{| class="wikitable sortable centre" |+ Los pus grands productors d'electricitat nucleara en 2009World Nuclear Association ! País !! Produccion (TWh) !! Poténcia installada (GW) !! Part de l'electricitat nucleara dins la produccion d'electricitat totala (%)
| Estats Units d'America || 798,7 || 101 163 || 20,2
| França|| 391,7 || 63 236 || 78