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Fission nucléaire



  1. #1
    Plasma

    Fission nucléaire


    ------

    Bonjour,

    J'apprends ce qu'est la fission nucléaire, mais il y a quelque chose que je ne comprends pas: qu'elle est la nature de la chaleur émise après l'émission de neutrons? Je sais qu'il y a rayonnement de photons Y , mais dans ce que j'ai lu, il semblerait que la chaleur et le rayonnement ne soit pas la même chose. Que calcule-t-on avec E=mc² dans ce cas: l'énergie du rayonnement ou celle de la chaleur?

    Merci

    Plasma

    -----

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  3. #2
    invite19431173

    Re : Fission nucléaire

    Je ne voudrais pas dire de b&#234;tise, mais il me semble que c'est l'&#233;nergie totale, qui va passer sous diff&#233;rentes formes, rayonnement, &#233;nergie cin&#233;tique<==>temp&#233;ra ture...

    A confirmer.

  4. #3
    Jackyzgood

    Re : Fission nucléaire

    Citation Envoyé par benjy_star
    Je ne voudrais pas dire de bêtise, mais il me semble que c'est l'énergie totale, qui va passer sous différentes formes, rayonnement, énergie cinétique<==>température...

    A confirmer.
    Il me semble bien aussi que ca soit ca, la différence de masse donne l'energie totale dégagée, mais apres pour savoir sous quelle forme et en quelle proportion .... la je ne sais pas.

    Mais le fait qu'il y ait fission entraine la création de 2 noyaux différents, or juste apres la fission les noyau son cote a cote (surement de l'ordre de 10^-15m), les 2 noyaux doivent donc s'eloinger pour former 2 atomes stables distincts (10^-10m) et a mon avis ca met pas une heure se faire, ils doivent etre projetés dans des directions opposée de facon assez violente et comme le fait remarquer benjy_star : "énergie cinétique<==>température"

  5. #4
    Plasma

    Re : Fission nucléaire

    D'accord, parce que selon des sch&#233;mas du procesus, un neutron divise un atome d'U 235, cr&#233;ant deux nouveaux atomes diff&#233;rents plus petits que l'U et effectivement coll&#233;s. Lors de la division de l'atome d'U, il y a rayonnement. Ensuite, vers le 10^-12 seconde, les deux petits atomes se s&#233;parent et ceci donne de la chaleur. J'ai lu qu'il s'agissait d'une chaleur effectivement due &#224; l'&#233;nergie cin&#233;tique et la collision des neutrons et des atomes.

    C'est seulement que j'aurais cru que c'&#233;tait les photons radioactifs qui auraient chauffer l'eau d'une centrale nucl&#233;aire, pas une &#233;nergie thermique qui m'est abstraite provenant de l'&#233;nergie cin&#233;tique...

    Aussi, calcule-t-on l'&#233;nergie dissip&#233;e sous forme de rayonnement et de chaleur selon E= [(masse d'U + masse neutron)-(masses atomes plus petits + neutrons &#233;mis)]*c&#178; ?

    Merci

    Plasma

  6. #5
    invite19431173

    Re : Fission nucléaire

    Je ne connais pas les chiffres, mais si l'&#233;nergie cin&#233;tique du neutron &#233;mis est n&#233;gligeable, ta formule est juste, au signe pr&#232;s.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Plasma

    Re : Fission nucléaire

    Merci. C'est que je dois faire un exposé oral bref sur le fonctionnement d'une centrale nucléaire et, par la même occasion, ce qu'est la fission nucléaire. Mais je ne veux pas dire des imbécilités, alors, savoir si c'est principalement le rayonnement ou la chaleur due à l'énergie cinétique qui est le principal responsable de la température de l'eau...

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  10. #7
    Narduccio

    Re : Fission nucléaire

    Effectivement, 2 noyaux sont crées et ils relachent un peu d'énergie cinétique. Mais vous oubliez la partie importante et qui permet de maintenir la fission. En moyenne 2,5 neutrons sont émis, ceux-ci sont qualifiés de rapides et possèdent une énergie potentielle intrinsèque assez grande. En se "cognant" contre les noyeaux du modérateur, ils vont perdre cette énergie et chauffer le millieu. Un réacteur stable est calculé de manière que sur les 2,5 neutrons, il y en ait toujours un de disponible pour initier une nouvelle réaction. Dans une bombe atomique, on s'arrange pour que la majorité des neutrons participent à de nouvelles réactions, ce qui entraine un emballement de la réacction.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  11. #8
    invité576543
    Invité

    Re : Fission nucléaire

    Bonjour,

    Il me semble que même la distinction entre rayonnement et énergie cinétique n'est pas très valable.

    A l'issue de la réaction, l'énergie supplémentaire se présente sous forme d'énergie cinétique en déséquilibre avec la température ambiante, et cela inclut le rayonnement.

    Essayons d'être plus clair:

    - le rayonnement est de l'énergie cinétique (énergie cinétique des photons). Mais un gamma n'est certainement pas en équilibre thermique avec l'environnement du coeur: la température d'équilibre d'un gamma est beaucoup plus élevée. Cela veut qu'il va être absorbé et l'énergie réémise sous une forme à plus basse température (plusieurs photons moins énergétiques), et ce jusqu'à ce toute l'énergie soit thermalisée, c'est à dire que le rayonnement soit en équilibre thermique avec l'environnement. Cette thermalisation peut avoir lieu n'importe où, je ne pense pas que ce soit limité à l'eau.

    - de même l'énergie cinétique des neutrons et des noyaux fils va se thermaliser, c'est à dire être cédée en partie à d'autres atomes jusqu'à ce que l'énergie cinétique moyenne des neutrons et des noyaus fils soit égale à celle de l'environnement (et l'énergie cinétique moyenne de l'environnement est directement proportionnelle à la température- c'est en gros la définition de la température!).

    Au total, l'énergie supplémentaire n'est pas égale au déficit de masse obtenu pa E=mc², mais cette énergie, moins l'énergie thermique des composants massiques, évaluée à la température d'équilibre du coeur. (Corrigé de l'énergie émise ou absorbée par le devenir des neutrons, qui ne sont pas des particules stables.) Et cette énergie supplémentaire est entièrement évacuée sous forme thermique par le fluide de refroidissement.

    Pour distinguer ce qui vient des différentes particules (inclus les photons) vues juste après la réaction se fait simplement à partir des statistiques donnant les différentes énergies cinétiques (inclus les photons, encore une fois). Ce qui est évacué est de la chaleur, uniquement, dont l'origine est toute l'énergie cinétique des particules émises, sans exception.

    Cordialement,

  12. #9
    DanielH

    Re : Fission nucléaire

    Bon, j'y vais de ma petite explication:

    Lors de la fission il y a émission de deux fragment de fission et de 2 à 3 neutrons. L'essentiel de l'énergie est emenée par les fragments de fission (90% sous forme d'énergie cinétique et 10% sous forme d'énergie d'excitation). Les neutrons emennent de l'ordre de 3% de l'énergie totale libérée.

    Les fragments de fission vont se ralentire en arrachant des électrons au atomes rencontrés, ces électrons vont se recombiner en émétant des rayonnements électromagnétiques qui vont être entièrement absorbés. Au final on a que de la chaleur qui est dégagée au voisinage immédiat de la fission (quelques micomètres).

    Les fragment sde fission vont aussi se désintégrer en émettant soit des électrons (emission beta-) soit des gammas (rayonnement électromagnétique). Ces particules vont aussi se ralentire et ça va encore finir en chaleur.

  13. #10
    Hervhélium

    Re : Fission nucléaire

    Salut , j'ai lu qu'une fission produisait environ 200 MeV, 185 MeV pour le processus de fission au sens propre et 15 MeV produit par les désintégrations bêta qui se produisent au cours des heures qui suivent. Je me demandais si ces désintégrations bêta augmente significativement la chaleur produite par le réacteur et quelle quantité d'énergie électrique servent-elles à produire ??

    Merci d'avance
    Hervé
    "C'est la curiosité, l'obsession et la simple persévérance qui m'ont conduit à mes idées" Einstein

  14. #11
    invité576543
    Invité

    Re : Fission nucléaire

    Citation Envoyé par Hervhélium
    Salut , j'ai lu qu'une fission produisait environ 200 MeV, 185 MeV pour le processus de fission au sens propre et 15 MeV produit par les désintégrations bêta qui se produisent au cours des heures qui suivent. Je me demandais si ces désintégrations bêta augmente significativement la chaleur produite par le réacteur et quelle quantité d'énergie électrique servent-elles à produire ??
    Bonjour,

    Il me semble que tu as répondu toi-même à la question! Les 185 MeV et les 15 MeV sont de l'énergie, qui deviendront de la chaleur (aussi de l'énergie!) avec la même valeur, et de l'énergie électrique dans la même proportion! Soit 7.5% de la chaleur et de l'énergie électrique totale vient des désintégrations béta.

    Cordialement,

  15. #12
    Hervhélium

    Re : Fission nucléaire

    Ha oui !! Dsl j'avais pas fais attention !!
    Donc en fait si par exemple le réacteur produit 1000°C , les réactions béta représenterons 7,5% de cette température c'est-à-dire environ 75°C.
    Et j'ai une autre question , logiquement toutes ces réactions nucléaires vont chauffer le milieu ambiant donc logiquement il s'agit du modérateur. Donc si mon résonnement est juste ça signifie que le modérateur sert aussi de conducteur thermique , est-ce que c'est ce qui se passe en réalité ??

    Merci d'avance
    Hervé
    "C'est la curiosité, l'obsession et la simple persévérance qui m'ont conduit à mes idées" Einstein

  16. Publicité
  17. #13
    invité576543
    Invité

    Re : Fission nucléaire

    Citation Envoyé par Hervh&#233;lium
    Ha oui !! Dsl j'avais pas fais attention !!
    Donc en fait si par exemple le r&#233;acteur produit 1000&#176;C , les r&#233;actions b&#233;ta repr&#233;senterons 7,5% de cette temp&#233;rature c'est-&#224;-dire environ 75&#176;C.
    La proportion OK, mais la production du r&#233;acteur, ce n'est pas une temp&#233;rature, mais de la chaleur. Et ce n'est pas pareil! Voir ci-dessous.

    Et j'ai une autre question , logiquement toutes ces r&#233;actions nucl&#233;aires vont chauffer le milieu ambiant donc logiquement il s'agit du mod&#233;rateur. Donc si mon r&#233;sonnement est juste &#231;a signifie que le mod&#233;rateur sert aussi de conducteur thermique , est-ce que c'est ce qui se passe en r&#233;alit&#233; ??
    Je n'y connais pas assez pour r&#233;pondre en d&#233;tail, mais il me semble que cela d&#233;pend des types de r&#233;acteurs. Il faut aussi un fluide caloporteur qui &#233;vacue la chaleur fournie. La temp&#233;rature n'est qu'un &#233;quilibre entre la chaleur fournie, et la vitesse d'&#233;vacuation de cette chaleur. Sans &#233;vacuation, la temp&#233;rature monte et ... probl&#232;me!!!

    Il y a donc trois fonctions qui interviennent: le mod&#233;rateur, la partir solide qui chauffe (le combustible lui-m&#234;me, le mod&#233;rateur, et peut-&#234;tre autre chose), et le fluide caloporteur qui circule.

    Cordialement,

  18. #14
    Kelm

    Re : Fission nucléaire

    Juste pour les eclaircissement au niveau des formules
    Energie libérée=- Variation d'Energie
    Variation d'energie =( Mfinal - Minitial)*c² (ce résultat est négatif !! )
    Après pour connaitre l'équation a appliqué pour la centrale faut appliqué les lois de Soddy (conservation charge + masse)
    deux fissions de l'uranium possible sont
    29592U +10n --->9438Sr +14054Xe +210
    29592U +10n --->8535Br +14857La +310

  19. #15
    DanielH

    Re : Fission nucléaire

    Citation Envoyé par Hervhélium
    Salut , j'ai lu qu'une fission produisait environ 200 MeV, 185 MeV pour le processus de fission au sens propre et 15 MeV produit par les désintégrations bêta qui se produisent au cours des heures qui suivent.
    Ces désintégrations béta ont lieu sur des temsp parfois très long. Pour les plus rapides, tu as raison, ça chauffe le combustible qui transmet sa chaleur au caloporteur et donc au final produit de l'éléctricité.

    Pour les désintégrations plus longue, elles participent à la puissance résiduelle du réacteur et donc continuent a chauffer le combustible longtemps après être sortie du coeur. C'est pour ça que le combustible doit refroidir en picine avant d'être éventuellement retraité.

    Citation Envoyé par Kelm
    Après pour connaitre l'équation a appliqué pour la centrale faut appliqué les lois de Soddy (conservation charge + masse)
    Théoriquement, c'est bien ça mais c'est trop compliqué, il y a des centaines de voies possibles et en plus les noyaux produits ne sont pas dans leur état fondamentale (d'où les décroissances béta qui suivent). On préfère plutôt utiliser des valeurs mesurées expérimentalement pour connaitre l'énergie fournie par chaque fission et la distribution d'énergie résiduelle...

  20. #16
    Narduccio

    Re : Fission nucléaire

    Citation Envoyé par Hervhélium
    Donc si mon résonnement est juste ça signifie que le modérateur sert aussi de conducteur thermique , est-ce que c'est ce qui se passe en réalité ??
    Cela dépend de la filière.
    Ainsi, la filière graphite-gaz, le modérateur, c"est le graphite et le caloporteur c'est le gaz. Mais dans la filière PWR, l'eau est le caloporteur et le modérateur. Elle rempli les 2 rôles.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

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