Différence entre la fission nucléaire et la fusion
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Différence principale - Fission nucléaire vs fusion
La fusion nucléaire et la fission nucléaire sont des réactions chimiques qui ont lieu dans le noyau d'un atome. Ces réactions libèrent une très grande quantité d'énergie. Dans les deux réactions, les atomes sont modifiés et les produits finaux seraient complètement différents des réactifs initiaux. La fusion nucléaire libère une énergie supérieure à celle de la fission nucléaire. Bien que les réactions de fission nucléaire ne soient pas très présentes dans l'environnement, la fusion nucléaire se rencontre dans des étoiles telles que le soleil. La principale différence entre la fission nucléaire et la fusion est que la fission nucléaire est la division d'un atome en particules plus petites tandis que la fusion nucléaire est la combinaison d'atomes plus petits pour former un grand atome.
Zones clés couvertes
1. Qu'est-ce que la fission nucléaire?
- Définition, mécanisme, exemples
2. Qu'est-ce que la fusion nucléaire?
- Définition, mécanisme, exemples
3. Quelle est la différence entre la fission nucléaire et la fusion
- Comparaison des différences clés
Termes clés: deutérium, demi-vie, bombardement de neutrons, fission nucléaire, fusion nucléaire, noyau, rayonnement, désintégration radioactive, tritium
Qu'est-ce que la fission nucléaire?
La fission nucléaire est la division d'un noyau en particules plus petites. Ces plus petites particules s'appellent des fragments. Les produits de la fission nucléaire incluent souvent des neutrons et des rayons gamma. Une réaction de fission nucléaire peut libérer une grande quantité d’énergie. Cette réaction peut se produire de deux manières comme ci-dessous.
Bombardement de neutrons
Il s'agit d'une réaction non spontanée lorsqu'un grand isotope instable est bombardé de neutrons à grande vitesse. Ces neutrons accélérés provoquent la fission de l'isotope. Premièrement, le neutron se combine au noyau de l’isotope. Le nouveau noyau est plus instable; ainsi, il subit une réaction de fission. La fission produit plus de neutrons qui peuvent amener d’autres isotopes à subir la fission nucléaire. Cela en fait une réaction en chaîne. Ceci est appelé "réaction nucléaire en chaîne".
Mécanisme - Fission binaire
La fission nucléaire se produit à travers un mécanisme spécial appelé fission binaire. Le noyau d'un atome prend une forme sphérique en raison de la présence de forces nucléaires entre des particules subatomiques (neutrons et protons). Lorsque le noyau capture le neutron accéléré, la forme sphérique du noyau se déforme. Cela provoque la formation d'une forme à deux lobes. Cette formation de lobes entraîne la séparation des particules subatomiques. Si la vitesse du bombardement est suffisante, les deux lobes peuvent être complètement séparés, formant ainsi deux fragments, car les forces nucléaires ne suffisent plus pour maintenir les lobes ensemble. Ici, une très grande quantité d'énergie est libérée. Cette énergie provient du noyau, où les forces nucléaires fortes entre les particules subatomiques sont converties en énergie..
Figure 01: Les étapes de la fission binaire du noyau. Ici, les deux fragments sont considérés comme ayant la même taille. Mais, un produit est en réalité plus petit que l'autre produit.
Désintégration radioactive
C'est un processus spontané. Les isotopes instables subissent une désintégration radioactive. Dans ce processus, les particules subatomiques du noyau des isotopes sont converties en différentes formes, ce qui donne un élément différent. Le produit est plus stable et les isotopes instables subissent une désintégration radioactive jusqu'à ce que tous les atomes deviennent stables.
Dans ce processus, les isotopes instables perdent de l'énergie en émettant des radiations. La désintégration radioactive peut entraîner un rayonnement composé de particules alpha et de particules bêta. La dégradation des matières radioactives est mesurée selon un terme appelé «demi-vie». La demi-vie d'une matière est le temps pris par cette matière pour devenir la moitié de sa masse initiale..
Figure 2: Une réaction de fission nucléaire
L'image ci-dessus montre une réaction de fission nucléaire due au bombardement de neutrons. Le neutron frappe l'isotope d'uranium 235 et forme un atome d'uranium 236. C'est très instable. Ainsi, il est divisé en baryum 144, en krypton 89 et en neutrons plus accélérés avec une grande quantité d’énergie..
Qu'est-ce que la fusion nucléaire?
La fusion nucléaire est la combinaison de deux plus petits atomes pour créer un grand atome, libérant de l'énergie. Cela se produit dans des conditions de température et de pression élevées. Parfois, la combinaison de noyaux donnera plus d'un grand atome. Lorsque calculé, il existe une différence de masse entre les réactifs et les produits. Cette masse manquante est convertie en énergie. La différence de masse provient de la différence des énergies de liaison nucléaires.
Les réactions de fusion nucléaire se trouvent le plus souvent au soleil. L'énergie libérée par le soleil résulte des réactions de fusion nucléaire qui se produisent à l'intérieur du soleil. L'énergie de liaison nucléaire est l'énergie nécessaire pour maintenir les protons et les neutrons ensemble à l'intérieur du noyau. Puisque les protons sont chargés positivement et se repoussent, il devrait exister une force d'attraction puissante pour les maintenir ensemble. En ce qui concerne les noyaux minuscules, il y a moins de protons présents; par conséquent, moins de répulsion se produit. Les forces d'attraction sont plus élevées ici. Par conséquent, la liaison des noyaux dégagera une énergie supplémentaire en raison de la forte attraction entre deux noyaux. Mais pour les combinaisons de noyaux plus grandes, aucune énergie n'est libérée. En effet, il y a plus de protons qui provoquent une forte répulsion entre deux noyaux.
En raison de la présence d'un plus grand nombre de protons provoquant une répulsion entre les noyaux, la fusion nucléaire entre noyaux plus lourds n'est pas exothermique. Mais en raison des forces d'attraction élevées entre les protons, les noyaux plus légers subissent des réactions de fusion nucléaire hautement exothermiques..
Figure 3: Réaction de fusion nucléaire au soleil
Sun est une star. Il produit une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur et de lumière. Cette énergie provient des réactions de fusion qui se produisent dans le soleil. La réaction de fusion implique la fusion de noyaux de deutérium et de tritium. Les produits finaux générés par cette réaction sont l'hélium, les neutrons et beaucoup d'énergie..
Différence entre la fission nucléaire et la fusion
Définition
Fission nucléaire: La fission nucléaire est la division d'un noyau en particules plus petites, libérant une grande quantité d'énergie..
La fusion nucléaire: La fusion nucléaire est la combinaison de deux plus petits atomes pour créer un grand atome libérant de l'énergie..
Occurrence naturelle
Fission nucléaire: Les réactions de fission nucléaire ne sont pas courantes.
La fusion nucléaire: Les réactions de fusion nucléaire sont courantes dans les étoiles telles que le soleil.
Exigences
Fission nucléaire: Les réactions de fission nucléaire peuvent nécessiter des neutrons à haute vitesse.
La fusion nucléaire: Les réactions de fusion nucléaire nécessitent des conditions de température et de pression élevées.
Production d'énergie
Fission nucléaire: Les réactions de fission nucléaire produisent une énergie élevée.
La fusion nucléaire: Les réactions de fusion nucléaire de noyaux légers produisent une énergie très élevée, tandis que les réactions de fusion nucléaire de noyaux lourds peuvent ne pas libérer d'énergie.
Exemples
Fission nucléaire: Le bombardement par les neutrons d'uranium 235 et la désintégration radioactive dans les isotopes instables sont des exemples de fisson nucléaire.
La fusion nucléaire: Les réactions de fusion nucléaire se présentent le plus souvent comme la fusion entre le deutérium et le tritium.
Conclusion
Les réactions de fission nucléaire et de fusion nucléaire se produisent lorsque le noyau de l’atome subit des changements spontanés ou non. Ces réactions entraînent la création de nouveaux éléments plutôt que l'élément initial. La différence entre la fission nucléaire et la fusion est que la fission nucléaire est la division d'un atome en particules plus petites alors que la fusion nucléaire est la combinaison d'atomes plus petits pour former un grand atome..
Références:
1. «Fusion nucléaire». Wikipedia. Wikimedia Foundation, 28 juillet 2017. Web. Disponible ici. 31 juillet 2017.
2. «Fission nucléaire». Concepts hyperphysiques. N.p., n.d. Web. Disponible ici. 31 juillet 2017.
Courtoisie d'image:
1. «Fission nucléaire» (domaine public) via Commons Wikimedia
2. «Fusion nucléaire» par quelqu'un - Quelqu'un (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
