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Fusion nucléaire et énergie libérée



  1. #1
    martini_bird

    Fusion nucléaire et énergie libérée


    ------

    Salut,

    c'est sans doute une tarte à la crème, mais je n'ai pas compris pourquoi la fusion nucléaire dégageait de l'énergie. Pour ce qui est de la fission, c'est ok : on récupère l'énergie de liaison. Mais pour la fusion ? Si une âme charitable voulait bien m'expliquer la chose, je lui en serais très reconnaissant !

    Cordialement.

    -----
    « Angle éternel, la terre et le ciel, pour bissectrice, le vent. » Garcia Lorca

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  3. #2
    Jeremie73

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Bonjour!

    je vais pas m'étaler sur le sujet... un article sur wikipedia n'est pas trop mal fait :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Fusion_...e_de_la_fusion

    si tu as toutefois encore des question n'hésite pas!!

    jérémie
    "Un homme motivé n'a pas de limites."

  4. #3
    Coincoin

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Salut,
    Il faut regarder l'énergie de liaison par nucléon. Ça s'appelle la courbe d'Aston : http://freephysique.free.fr/images/p...be%20aston.gif
    On voit que pour les éléments les plus lourds, la courbe est croissante (avec cette convention de signe), ça veut dire que si on divise le noyau en deux, on a une énergie de liaison total plus grande en valeur absolue. On dégage de l'énergie.
    Mais c'est aussi vrai pour les éléments légers : si on les fusionne, la, courbe étant décroissante, l'énergie de liaison totale augmente en valeur absolue.

    Donc pour la fusion, il faut des éléments légers, et pour la fission des éléments lourds.
    L'extrêmum se trouve vers le fer.
    Encore une victoire de Canard !

  5. #4
    martini_bird

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    J'avais déjà vu la courbe et l'article de wiki, mais je trouve que la chose n'est pas claire (je suis ptet un peu neuneu désolé).

    M'enfin, qualitativement, peut-on dire par exemple qu'il faut plus d'énergie de liaison pour tenir le couple proton-neutron que pour l'helium 3 ? Ca doit être ça qui me paraît paradoxal.

    Cordialement.
    « Angle éternel, la terre et le ciel, pour bissectrice, le vent. » Garcia Lorca

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Coincoin

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Il faut comparer ce qui est comparable. Si tu prends de l'hélium 3, c'est deux protons et un neutron. On peut donc comparer à du deutérium (un proton et un neutron) et un proton. Alors, oui, l'énergie de liaison est plus importante pour l'hélium 3 que pour le deutérium et le proton réunis. Donc si c'est possible, le deutérium et le proton auront tendance à fusionner pour donner de l'hélium 3.

    Si tu veux comprendre pourquoi la courbe d'Aston n'est pas monotone, tu peux regarder du côté du modèle de la goutte liquide.
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%...goutte_liquide
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Weizs%C3%A4cker
    Il y a différents termes à prendre en compte qui ont plus ou moins d'importance en fonction de la taille du noyau.
    Encore une victoire de Canard !

  8. #6
    invite19431173

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Salut !

    Pas sûr que tu aies bien compris ce qu'est l'énergie de liaison.

    Si je ne dis pas de bêtises, ce n'est pas l'énergie qui est responsable de la cohérence du noyau, mais plutôt la différence d'énergie entre les deux systèmes suivants : les particules chacune de leur côté et les particules formant un noyau.

    Pas sûr de t'avoir aidé...

    EDIT : grillé par Coincoin !

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  10. #7
    martini_bird

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Salut,

    Pas sûr que tu aies bien compris ce qu'est l'énergie de liaison.
    Oui, c'est en effet avec cette notion que je dois avoir un peu de mal. Pour moi, c'était le prix à payer pour assembler deux particules. Mais si je comprends bien, ce prix dépend de ce que l'on veut assembler.

    Cordialement.
    « Angle éternel, la terre et le ciel, pour bissectrice, le vent. » Garcia Lorca

  11. #8
    invite19431173

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par martini_bird Voir le message
    ce prix dépend de ce que l'on veut assembler.
    Oui oui !

    Bon, je vais t'expliquer un truc, mais te connaissant, je sens que tu "le savais déjà".

    Tu sais qu'il y a une différence entre la masse des particules isolées et quand ces mêmes particules forment un noyau. Si on appelle cette différence de masse, d'après Einstein, elle correspond à une différence d'énergie : .

    Seulement, cette variation d'énergie va se répartir (je sens que l'image est horrible) entre toute les particules. Donc plus y'a de particules, plus la variation d'énergie est importante, mais plus il faut la "répartir" entre les nucléons.

    C'est pour ça que l'évolution n'est pas linéaire, tout du moins, pas monotone.

    Pas sûr de t'avoir aidé, encore une fois !

  12. #9
    PopolAuQuébec

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par martini_bird Voir le message
    Oui, c'est en effet avec cette notion que je dois avoir un peu de mal. Pour moi, c'était le prix à payer pour assembler deux particules. Mais si je comprends bien, ce prix dépend de ce que l'on veut assembler.
    Salut,

    L'énergie de liaison d'un système ne représente pas une énergie que l'on doit fournir pour assembler ses composantes en un ensemble lié. En fait c'est exactement l'inverse. Lorsqu'un ensemble d'objets libres s'assemblent pour former un système lié, le système n'a pas gagné de l'énergie mais bien au contraire en a perdu et c'est pourquoi il demeure lié (par conservation de l'énergie). C'est cette énergie que le système a perdu que l'on appelle énergie de liaison.

    Ce qui peut peut-être induire en erreur est le fait que l'on doive fournir de l'énergie pour faire fusionner les noyaux. Mais ceci est une caractéristique particulière des noyaux atomiques: ces noyaux sont très généralement chargés positivement et comme l'interaction nucléaire n'agit qu'à très courte distance, alors à grande distance la force entre deux noyaux est répulsive et on doit leur fournir de l'énergie pour qu'ils puissent s'approcher suffisamment pour que la force nucléaire puisse agir et entraîner la formation d'un système lié. Lors de la fusion, l'énergie qui a été fournie pour approcher les noyaux est récupérée et il y a en plus un dégagement d'énergie dû à l'effet de la force nucléaire.

  13. #10
    PopolAuQuébec

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par PopolAuQuébec Voir le message
    L'énergie de liaison d'un système ne représente pas une énergie que l'on doit fournir pour assembler ses composantes en un ensemble lié. En fait c'est exactement l'inverse.
    Hum...c'est souvent vrai mais pas toujours. Je compléterai plus tard.

  14. #11
    bschaeffer

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par martini_bird Voir le message
    Salut,

    c'est sans doute une tarte à la crème, mais je n'ai pas compris pourquoi la fusion nucléaire dégageait de l'énergie. Pour ce qui est de la fission, c'est ok : on récupère l'énergie de liaison. Mais pour la fusion ? Si une âme charitable voulait bien m'expliquer la chose, je lui en serais très reconnaissant !

    Cordialement.
    Sans parler du mécanisme, l'énergie libérée provient, aussi bien en fission qu'en fusion, de la moins grande stabilité des noyaux du début, légers, de la classification périodique (hydrogène)pour la fusion, et des noyaux de la fin, lourds (uranium), pour la fission.
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

  15. #12
    Barmecides

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Explique t'on a partir d'elements de physique nucleaire pourquoi le noyau de Fer est plus stable que celui d'elements plus legers ou plus lourds ?

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  17. #13
    invite19431173

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Oui, pour cela, il faut consulter la courbe d'Aston, donnée en lien par Coincoin je crois.

  18. #14
    gatsu

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par Barmecides Voir le message
    Explique t'on a partir d'elements de physique nucleaire pourquoi le noyau de Fer est plus stable que celui d'elements plus legers ou plus lourds ?
    J'imagine que le modèle en couche exlique ça (mais je ne suis pas un spécialiste du tout).

    Il faut savoir qu'en physique nucléaire il y a des "nombres magiques" de nucléons qui correspondent à certains noyaux très stables. Un modèle quantique assez simple du noyau (un peu copié sur la physique atomique) permet de dériver ces nombres magiques : c'est le modèle en couche. Si le Fer est très stable il peut correspondre (j'en sais rien du tout en fait) à un nombre magique et sa stabilité peut donc être expliquer par un modèle quantique "simple".

  19. #15
    Coincoin

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Outre le modèle grossier mais efficace de la goutte liquide, il y a effectivement le modèle en couches. Mais je ne sais pas si on peut baser ça sur les nombres magiques, qui correspondent à des isotopes particuliers plus stables que les isotopes proches, alors qu'ici on regarde une évolution lente.

    L'idée reste de toute façon qu'on a grosso modo compétition entre deux forces : la force nucléaire forte attractive et la force électromagnétique répulsive. La force forte ne dépend que des plus proches voisins tandis que la force électromagnétique est à longue distance. Quand tu augmentes le nombre de nucléons, tu vas d'abord augmenter la force forte et donc gagner en stabilité, puis au bout d'un moment le noyau devient trop gros pour que le nombre de voisins augmente, la force forte a alors tendance à saturer tandis que la force électromagnétique augmente, tu perds donc petit à petit en stabilité.
    Encore une victoire de Canard !

  20. #16
    Barmecides

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par Coincoin Voir le message
    L'idée reste de toute façon qu'on a grosso modo compétition entre deux forces : la force nucléaire forte attractive et la force électromagnétique répulsive. La force forte ne dépend que des plus proches voisins tandis que la force électromagnétique est à longue distance. Quand tu augmentes le nombre de nucléons, tu vas d'abord augmenter la force forte et donc gagner en stabilité, puis au bout d'un moment le noyau devient trop gros pour que le nombre de voisins augmente, la force forte a alors tendance à saturer tandis que la force électromagnétique augmente, tu perds donc petit à petit en stabilité.
    Merci beaucoup pour cette explication avec les mains fort comprehensible.
    Je n'imaginais plus que la force EM puisse jouer un role competitif avec la force forte dans un noyau.

  21. #17
    Coincoin

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Je n'imaginais plus que la force EM puisse jouer un role competitif avec la force forte dans un noyau.
    Il faut que le noyau soit très gros. C'est pour ça que la courbe d'Aston est très pentue au début (la force forte prend son importance), puis assez plate (la force électromagnétique gagne petit à petit).
    Encore une victoire de Canard !

  22. #18
    martini_bird

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Salut,

    merci pour tous ces éclaircissements ! Je comprends mieux maintenant, notamment grâce à ce passage :

    Citation Envoyé par Coincoin
    L'idée reste de toute façon qu'on a grosso modo compétition entre deux forces : la force nucléaire forte attractive et la force électromagnétique répulsive. La force forte ne dépend que des plus proches voisins tandis que la force électromagnétique est à longue distance. Quand tu augmentes le nombre de nucléons, tu vas d'abord augmenter la force forte et donc gagner en stabilité, puis au bout d'un moment le noyau devient trop gros pour que le nombre de voisins augmente, la force forte a alors tendance à saturer tandis que la force électromagnétique augmente, tu perds donc petit à petit en stabilité.


    Cordialement.
    « Angle éternel, la terre et le ciel, pour bissectrice, le vent. » Garcia Lorca

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  24. #19
    bschaeffer

    Re : Fusion nucléaire et énergie libérée

    Citation Envoyé par gatsu Voir le message
    J'imagine que le modèle en couche exlique ça (mais je ne suis pas un spécialiste du tout).

    Il faut savoir qu'en physique nucléaire il y a des "nombres magiques" de nucléons qui correspondent à certains noyaux très stables. Un modèle quantique assez simple du noyau (un peu copié sur la physique atomique) permet de dériver ces nombres magiques : c'est le modèle en couche. Si le Fer est très stable il peut correspondre (j'en sais rien du tout en fait) à un nombre magique et sa stabilité peut donc être expliquer par un modèle quantique "simple".
    J'ai essayé de les retrouver mais il semble qu'il y ait des hypothèses supplémentaires et tous les auteurs ne semblent pas d'accord. Voir
    Les magiques dans la tourmente
    On donne d'habitude
    2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126.
    mais un article récent donne
    2(?),9, 18, 33, 55, 84, 122
    Un calcul simple basé sur les harmoniques sphériques (tableau ci-joint)donne, en multipliant par 2 la dernière colonne puisque les protons et neutrons sont des fermions:
    2,10,28,60,110
    Images attachées Images attachées  
    Ne recevoir aucune chose pour vraie que je ne la connusse être telle. Descartes (abrégé)

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