E = m.c2 et la fission nucléaire

[invite555ad96c]

Bonsoir,

J'ai une question concernant la formule E = m.c2 . J'au du mal à comprendre le c2 , je croyais qu'il faut multiplier la vitesse de la lumière par 2 afin de transformer une partie de la masse en énergie.

En fission nucléaire , on a pas besoin d'une grande vitesse pour fissionner un isotope fissile d'uranium ?

Je ne vois pas clairement le lien entre E = m.c2 et la fission nucléaire ! je pense , que la vitesse de la lumière (c) a un lien direct avec la fusion nucléaire , lorsqu'on utilise la technologie d’accélérateur de particules pour fusionner deux atomes légers , c'est ça ?

Pouvez vous m’éclairer ces points SVP. Merci à vous.
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[phys4]

Bonsoir,

Il faut écrire E = m.c² avec un exposant, c'est un terme au carré que l'on peut aussi écrire E = m.c.c

C'est une relation d'équivalence masse énergie imposée par l'invariance relativiste.

[phys4]

Je ne vois pas clairement le lien entre E = m.c² et la fission nucléaire ! je pense , que la vitesse de la lumière (c) a un lien direct avec la fusion nucléaire , lorsqu'on utilise la technologie d’accélérateur de particules pour fusionner deux atomes légers , c'est ça ? .

Il y a un lien avec les deux types de réaction :
L'équivalence veut dire que si vous faites disparaitre 1 gramme de matière, vous allez obtenir 9.10¹³ joules soit 25.10⁶ KWH

La fission de U235 fait disparaitre 1/1000 de la masse initiale et la fusion de 4 atomes d'hydrogène fournit de l'hélium avec perte de 7/1000 de la masse.

Dans les réactions chimiques, la variation de masse totale est si faible qu'elle n'est pas mesurable.

[invite555ad96c]

Merci phys4 pour votre réponse ,

Désolé j'ai mal écrit la formule de l'équivalence de l'énergie et de la matière , bien sur que c'est c^2 et non c x 2.

J'ai compris que c'est grâce à cette formule qu'on peut calculer la partie de la masse qui se transforme en énergie sous forme de chaleur , lors d'une fission atomique.

Je veux surtout comprendre le début de la fission nucléaire , est ce que dans une centrale nucléaire , l'Uranium éjecte lui même un neutron ou bien nous avons une source de neutron extérieur qui provoque la première fission , et après la réaction en chaîne grâce à la première fission qui dégage 2 ou 3 neutrons ?

La variation de la masse est si faible , lors qu'une réaction chimique d'une part, d'autre part nous avons la loi de la conservation de la masse , comment expliquer cela SVP ?

Merci Phys4

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Je veux surtout comprendre le début de la fission nucléaire , est ce que dans une centrale nucléaire , l'Uranium éjecte lui même un neutron ou bien nous avons une source de neutron extérieur qui provoque la première fission , et après la réaction en chaîne grâce à la première fission qui dégage 2 ou 3 neutrons ?

D'autres plus qualifiés confirmerons ou détaillerons, mais je sais que l'uranium fissile émet déjà naturellement quelques neutrons. C'est ce qui déclenche une réaction en chaine dans une explosion nucléaire. Toutefois, pour une réaction contrôlée, on travaille sous la masse critique. On joue donc avec des modérateurs (eau lourde, graphite, pour ralentir les neutrons et rendre ainsi leur absorption plus efficace), des barres de contrôles qui absorbent les neutrons et des injecteurs de neutrons pour démarrer la réaction.

La variation de la masse est si faible , lors qu'une réaction chimique d'une part, d'autre part nous avons la loi de la conservation de la masse , comment expliquer cela SVP ?

C'est une question d'intensité de l'interaction. L'interaction nucléaire a pour origine l'interaction forte, elle est extrêmement puissante. Les réactions chimiques ont pour origine l'interaction électromagnétique, nettement plus faible. Des réactions dans le premier cas dégagent une énergie considérable, nettement plus modérées pour le second cas. Et ainsi, dans le cas de la chimie, les variations de masse sont négligeables, au point que la loi de Lavoisier s'applique sans difficulté.

[Deedee81]

Complément.

L'interaction forte est une interaction existant uniquement entre hadrons (protons, neutrons,...). Son vecteur est le gluon (ou les mésons pi au niveau nucléaire).

L'interaction électromagnétique existe uniquement entre particules chargées (protons, électrons,...). Son vecteur est le photon (ce qui compose la lumière, les ondes électromagnétiques en général, les champs électriques et magnétiques).

Les électrons chargés négativement entourent le noyau chargé positivement. Et la chimie est due à l'échange d'électrons entre atomes et molécules.

[invite7ce6aa19]

Complément.

L'interaction forte est une interaction existant uniquement entre hadrons (protons, neutrons,...). Son vecteur est le gluon (ou les mésons pi au niveau nucléaire).

Bonjour,

Il ne faut pas présenter les choses ainsi.


L'interaction chromodynamique entre quarks se fait par la médiation des gluons.

L'interaction entre hadrons (composés de 3 quarks) est une interaction chromodynamique résiduelle (analogue aux interactions de Van Der Walls de QED) qui se fait par la médiation de mésons pi (qui sont composés 2 de quarks).

[phys4]

Je veux surtout comprendre le début de la fission nucléaire , est ce que dans une centrale nucléaire , l'Uranium éjecte lui même un neutron ou bien nous avons une source de neutron extérieur qui provoque la première fission , et après la réaction en chaîne grâce à la première fission qui dégage 2 ou 3 neutrons ?

La variation de la masse est si faible , lors qu'une réaction chimique d'une part, d'autre part nous avons la loi de la conservation de la masse , comment expliquer cela SVP ?

Les amis sont partis dans des notions de très haut niveau pour ce fil assez basique.
Pour rester au ras des pâquerettes, je dirais que la fission peut démarrer parce qu'il existe des fissions spontanées génératrices de neutrons.

Pour les réactions chimiques, Lavoisier se serait aperçu que la conservation de la masse n'était qu'approximative s'il avait réalisé des mesures plus précises que 10^-8.
Au revoir.

[Deedee81]

Il ne faut pas présenter les choses ainsi.

J'ai voulu être "trop simple". Merci de ces précisions restant simples à comprendre.

Les amis sont partis dans des notions de très haut niveau pour ce fil assez basique.
Pour rester au ras des pâquerettes, je dirais que la fission peut démarrer parce qu'il existe des fissions spontanées génératrices de neutrons.

Je reste persuadé que c'est faux pour les réacteurs habituels. Il y a bien une source de neutrons auxiliaires.

Pour les réactions chimiques, Lavoisier se serait aperçu que la conservation de la masse n'était qu'approximative s'il avait réalisé des mesures plus précises que 10^-8.

Tiens, question annexe : quelle précision ils pouvaient espérer à son époque ? (ou celles qu'ils avaient.... s'ils l'ont indiquée)

[Amanuensis]

Je reste persuadé que c'est faux pour les réacteurs habituels. Il y a bien une source de neutrons auxiliaires.

Source ? Références ?

Source auxiliaire à quel sens ? Extérieure au réacteur, ou sous forme d'atomes particuliers ajoutés au combustible ? Autre ? [/QUOTE]

[phys4]

Tiens, question annexe : quelle précision ils pouvaient espérer à son époque ? (ou celles qu'ils avaient.... s'ils l'ont indiquée)

Lavoisier a participé à la commission des poids et mesures qui nous a apporté le système métrique. Ses travaux sur la pureté et la densité de l'eau ont préparé le choix du kilogramme de référence.

Les mesures de poids de Lavoisier avaient une précision de 1/20 000 environ.
Les meilleures balances de précision faites à son époque ont atteint 1/100 000

Il manquait donc encore un facteur 10 000 pour mesurer les variations d'énergie des réactions chimiques, au plus quelques mg par tonne.

[phys4]

Je reste persuadé que c'est faux pour les réacteurs habituels. Il y a bien une source de neutrons auxiliaires.

Pour cette question indépendante, il y a déjà eu des discussions. Les premiers réacteurs ont démarré grâce à la fission spontanée, mais ce n'est plus le cas actuellement, pour gagner du temps, les réacteurs modernes utilisent des mélanges d’isotopes(californium) artificiels lourds.

[Amanuensis]

Pour cette question indépendante, il y a déjà eu des discussions. Les premiers réacteurs ont démarré grâce à la fission spontanée, mais ce n'est plus le cas actuellement, pour gagner du temps, les réacteurs modernes utilisent des mélanges d’isotopes(californium) artificiels lourds.

C'est quand même de la fission spontanée !

[Deedee81]

Source ? Références ?
Source auxiliaire à quel sens ? Extérieure au réacteur, ou sous forme d'atomes particuliers ajoutés au combustible ? Autre ?

Je ne m'en souviens plus, justement. C'était une discussion avec un physicien de l'ULG, mais je ne me souviens plus des détails. Voir ci-dessous.

Les meilleures balances de précision faites à son époque ont atteint 1/100 000

Ah, pas mal du tout. Merci,

Pour cette question indépendante, il y a déjà eu des discussions. Les premiers réacteurs ont démarré grâce à la fission spontanée, mais ce n'est plus le cas actuellement, pour gagner du temps, les réacteurs modernes utilisent des mélanges d’isotopes(californium) artificiels lourds.

Oui ! C'est ça, je me souviens maintenant.

C'est quand même de la fission spontanée !

Même pour le californium ? Quoi qu'il en soit, fission spontanée oui, mais pas celle de l'uranium. Quand j'ai dit plus haut que cela ne démarrait plus (entièrement) avec la fission spontanée je parlais bien entendu de celle de l'uranium.

Mais ne chipotons pas, j'avais juste besoin qu'on me rafraichisse la mémoire et que ce soit précisé pour la question initiale

[Amanuensis]

Même pour le californium ?

Ben oui... Les deux modes principaux du Cf252 sont l'émission alpha et la fission spontanée, j'imagine que c'est celui-là qui est utilisé.

Ceci dit, il me semble qu'il y a des techniques selon lesquels le démarrage peut être aidé par une source de neutron qui n'est pas dans le fuel (mais dans le réacteur quand même).

Mais je n'ai jamais lu nulle part qu'une aide au démarrage soit strictement nécessaire. Autrement dit, il existe des techniques telles que le réacteur démarre avec les seules fissions spontanées de son fuel (U235 ou Pu239) dès que les conditions sont remplies.

[Hermillon73]

Bonjour,

Ma réponse s'adresse plutôt à Deedee81.

Il y a eu des projets de réacteurs "safe" avec des masses sous-critiques (c'est bien comme cela que l'on dit?) ie des masses de combustibles nucléaires insuffisantes pour entretenir spontanément les fissions nucléaires. L'idée est de coupler un réacteur et un accélérateur. En cas d'emballement, on coupe l'accélérateur, tout s’arrête...Avantage: plus de sécurité qu'avec des systèmes de modérateurs, de barres qui doivent tomber en cas de problème, etc. Inconvénient: faisabilité technique, coût.
Si je me souviens bien, c'était (c'est?) notamment C. Rubbia qui était porteur d'un tel projet.
(oui, c'est cela: voir la page C. Rubbia de wikipédia, et surtout rubbiatron)

Cordialement.

[Deedee81]

Salut,

Ma réponse s'adresse plutôt à Deedee81.

Ah oui, excellent en effet. Merci,

J'ai trouvé ceci aussi : http://www.futura-sciences.com/fr/de...critique_2040/

[invite555ad96c]

Merci pour vos participations et vos réponses solides.

Maintenant je suis rassuré car je pensais qu'il y a une source extérieur qui émet des neutrons pour démarrer la fission nucléaire , on va pas attendre l'U-235 se désintègre tout seul pour démarrer un réacteur nucléaire.

Selon mes recherches , la source de neutron peut être aussi du thorium tout comme le californium.

Je profite aussi de vos connaissances de haut niveau pour poser deux autres questions :

Etant donnée que l'atome est constituée d'une grande pourcentage du vide ( je pense 99%) , alors que la matière qu'on connait est solide . Donc je pense que la définition du "vide " officielle n'est pas tout à fait correcte . Est-ce que le vide est l'absence de la matière ou l’absence de tout ou c'est quelque chose comme l'éther qui sert comme un support de transmission ?

Merci à vous

[phys4]

Etant donnée que l'atome est constituée d'une grande pourcentage du vide ( je pense 99%) , alors que la matière qu'on connait est solide . Donc je pense que la définition du "vide " officielle n'est pas tout à fait correcte . Est-ce que le vide est l'absence de la matière ou l’absence de tout ou c'est quelque chose comme l'éther qui sert comme un support de transmission ?

Il n'est pas correct de dire que la matière solide est vide. Elle contient des états électroniques qui remplissent 100% de l'espace et cette cohésion de l'ensemble des électrons caractérise les propriétés de la matière, sauf sa masse.

Si l'on s'intéresse à la répartition de densité, il y a alors une forte inégalité entre la zone électronique et la zone nucléaire. Cette dernière ne remplit que que 10^-15 de l'espace de la matière solide, donc un grand vide en densité. C'est aussi le rapport entre le constituant usuel des planètes et le constituant des pulsars.

[invite555ad96c]

D'accord , merci pour votre réponse.