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énergie nucléaire et électrique



  1. #1
    maxwellien

    énergie nucléaire et électrique

    Bonjour, on sait qu'une fission nucléaire (par exemple dans l'uranium) est favorisée par le nombre de protons qui augmentent les forces électriques de répulsion.
    La fission va être provoqué par le choc du neutron lent sur le noyau qui va rompre cet équilibre fragile des forces nucléaires et électriques.
    Que représente le pourcentage de l'énergie électrique émise sur l'énergie totale émise lors de la fission du noyau?

    -----


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  3. #2
    Thouxify

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Bonjour,
    Je ne comprends pas très bien, on est d'accord pour dire que la force nucléaire forte compense la répulsion électrostatique, et cet équilibre est rompu lors de l'absorption d'un neutron.
    Mais lors de la fission, l'énergie produite est majoritairement l'énergie cinétique des éléments produits, pourquoi parler d'énergie électrique?
    Il y a trois sortes de personnes : ceux qui savent compter et ceux qui ne savent pas.

  4. #3
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Bonjour,
    Je ne comprends pas bien : il y a de l'énergie électrique émise lors d'une fission ? Sous quelle forme ?
    De même, c'est la première fois que j'entends parler de protons favorisant la fission ...
    Toute la neutronique des réacteurs que je peux connaître n'a jamais parlé de ce "phénomène" .
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  5. #4
    pepejy

    Re : énergie nucléaire et électrique

    bonsoir,

    Pas mieux que Catmandou

    PPJ
    be seeing you, number 6!

  6. #5
    Thouxify

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Bonjour,
    Toute la neutronique des réacteurs que je peux connaître n'a jamais parlé de ce "phénomène"
    Ben pourtant ça fait partie des bases, regardez la partie répulsion électrostatique :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Weizs%C3%A4cker
    Il y a trois sortes de personnes : ceux qui savent compter et ceux qui ne savent pas.

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

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Et c'est d'ailleurs pour ça qu'on ne s'amuse pas à faire fissionner du carbone, ou de l'oxygène...
    Il y a trois sortes de personnes : ceux qui savent compter et ceux qui ne savent pas.

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  10. #7
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Re,
    @ Thouxify,
    Que la relation de Weisacker explique un modèle de la fission ( et autres ), je veux bien , mais une fois que l'on a obtenu une fission , on n'en parle plus de façon PRATIQUE et nous sommes bien en accord dans les posts 2 et 3 , écrits au même moment sans nous consulter . Donc, je n'ai pas contredit votre remarque du post 5, ou du moins pas volontairement .
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  11. #8
    pepejy

    Re : énergie nucléaire et électrique

    bonsoir,

    je reste entièrement d'accord avec Catmandou.

    @Thouxify
    si la relation de Bethe Weizsäcker, fait partie des bases, il faut savoir l'intepréter dans une approche qualitative de la fission. On noteras d'ailleurs que le potentiel électrostatique vient d'une grosssière approximation en considérant une distribution homogène des charges dans le noyau.

    Pour la fission, dans le cadre de la formule de bethe-weizsäcker, on part du principe que le rayon r du noyau augmente avec le nombre de nucléons. En augmentant r, le noyau tend à se déformer. la surface du noyau tend à augmenter, et donc l'énergie de "tension superficielle" augmente (ce qui fait diminuer l'"énergie de répulsion coulombienne").

    L'énergie potentielle total passe par u maximum, appelée barrière de fission. On voit que ce sont essentiellement les forces de surfaces qui sont, dans ce cadre, responsable de la fission. Ceci reste une approche qualitative.

    Il n'y a pas de descriptions théoriques détaillées de la fission.

    PPJ
    be seeing you, number 6!

  12. #9
    Thouxify

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Bonjour,
    A je ne savais pas, et d'ailleurs je ne suis plus sur de mon dernier post, après vérification, l'oxygène n'est pas fissible...
    Mais on est d'accord pour dire que plus l'atome sera lourd (donc plus il aura de protons) plus il sera facile de le casser non? D'ailleurs pourquoi utiliser l'uranium plutôt qu'un plus lourd? pour son abondance?
    a+
    Il y a trois sortes de personnes : ceux qui savent compter et ceux qui ne savent pas.

  13. #10
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    oui c'est ça la fissibilité est favorisée par l'instabilité entre les 2 types de forces car plus le noyau est gros plus la répulsion électrique est grande et l'intéraction forte diminue puisque agissant à très courte distance. L'uranium est beaucoup plus utilisé pour la fission car il produit beaucoup de neutron susceptible de fissionner les atomes voisins.
    Je pense que la principale énergie libérée est l'énergie de masse et viens ensuite l'énergie cinétique dû à la répulsion électrique.
    Avez-vous des pourcentages contribuant à la fission?

  14. #11
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Bonjour,
    Oui; plus le noyau est lourd, et plus il est en situation instable et plus il sera "facile" à casser .
    Ceci commence facilement à partir de l 'U235 et pour les éléments plus lourds . C'est la règle générale, après il faut voir cas par cas au niveau du noyau; Par exemple l 'U238 est moins facile à casser que l'U5 , du moins différent selon l'énergie du neutron incident .
    Oui, l 'U5 est le premier matériau naturel abondant facilement fissile ET QUI produit 2.5 autres neutrons . Au dessus, à part l 'U8, c'est du domaine des radioéléments artificiels, donc en faible quantité .
    Le Californium 252 est même fissile spontanément .
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  15. #12
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Jai besoin d'une mise au piont énergétique
    Merci

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  17. #13
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Citation Envoyé par maxwellien Voir le message
    oui c'est ça la fissibilité est favorisée par l'instabilité entre les 2 types de forces car plus le noyau est gros plus la répulsion électrique est grande et l'intéraction forte diminue puisque agissant à très courte distance. L'uranium est beaucoup plus utilisé pour la fission car il produit beaucoup de neutron susceptible de fissionner les atomes voisins.
    Je pense que la principale énergie libérée est l'énergie de masse et viens ensuite l'énergie cinétique dû à la répulsion électrique.
    Avez-vous des pourcentages contribuant à la fission?
    Je ne vois toujours pas bien les distinctions que vous citez ; Une fois la fission REALISEE ,( je ne parle pas de ce qui se passe avant) , la distribution d'énergie est la suivante ( 235U) :
    - Energie cinétique des produits de fission : 165 MeV
    - Energie cinétique des neutrons produits et neutrons retardés : 2.5 * 2 = 5 MeV
    - Gamma prompts : 6 MeV
    - Activité des produits de fission : 26 Mev
    TOTAL : env. 202 MeV
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  18. #14
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Dans l'énergie cinétique libérée qui est majoritaire on a pour ma part une contribution énergétique dû à l'intéraction forte qui se rompt entre les protons et qui se libére mais aussi l'énergie de répulsion électrique entre entre les protons vu qu'elle sera devenue supérieure à l'intéraction forte.
    Il me semble que la répulsion électrique est plus importante que l'énergie inter protons dégagée donc en toute rigueur on peut dire que l'énergie issue de la fission est de l'énergie électrique.
    d'aprés vous quel est le type d'énergie le plus prépondérant?

  19. #15
    damastate

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Citation Envoyé par catmandou Voir le message
    Je ne vois toujours pas bien les distinctions que vous citez ; Une fois la fission REALISEE ,( je ne parle pas de ce qui se passe avant) , la distribution d'énergie est la suivante ( 235U) :
    - Energie cinétique des produits de fission : 165 MeV
    - Energie cinétique des neutrons produits et neutrons retardés : 2.5 * 2 = 5 MeV
    - Gamma prompts : 6 MeV
    - Activité des produits de fission : 26 Mev
    TOTAL : env. 202 MeV
    Quelle est l'énergie qui va chauffer l'eau dans les centrales nucléaires ?

  20. #16
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Les 202 Mev par fission , tout se retrouve en chaleur .
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  21. #17
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Consernent l'énergie cinétique des produits de fission pourriez-vous détailler son origine?
    Merci
    Dernière modification par maxwellien ; 23/01/2013 à 18h37.

  22. #18
    curieuxdenature

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Citation Envoyé par maxwellien Voir le message
    pourriez-vous détailler son origine?Merci
    Bonsoir maxwellien

    dans le cas de l'U235, la capture d'un neutron lent va produire un noyau d'U236 avec une libération d'environ 6.54 MeV.
    Cette libération énergie va secouer le noyau et provoquer sa cassure en deux noyaux plus légers. (plus un, deux ou trois neutrons rapides)

    Le bilan se calcule en comparant les masses finales(Zr94 + Te140 + 2n par exemple) moins les masses initiales (U235 + n), c'est cette différence qui se retrouve sous forme d'énergie cinétique.
    Tu peux comparer ça à une charge explosive située entre deux fragments, un obus et son canon, un missile et son lance-missile, etc..

    L'origine de "l'explosion" est plus due aux interactions fortes qu'aux interactions électriques.
    L'electronique, c'est fantastique.

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  24. #19
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    C'est à cause de leur vitesse élevée acquise lors de la fission , ils sont "expulsés violemment" . On peut d'ailleurs calculer facilement leur vitesse à partir de leur masse, connaissant l'énergie cinétique .
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  25. #20
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    ok mais c'est toujours confus pour moi car dans l'ouvrage "Le cours de Feynman (électromagnétique 1)" à la page 2 il est dit noir sur blanc que l'énergie nucléaire est en fait de l'énergie électrique????
    ça me parait logique donc je sais pas trop......

  26. #21
    curieuxdenature

    Re : énergie nucléaire et électrique

    On peut le dire de façon résumée mais dans le détail c'est le réarrangement interne des noyaux formés qui donne le résultat final.
    Si c'était vrai pour tous les noyaux lourds on voit mal pourquoi l'U235 est plus fragile que l'U238, c'est le plus lourd qui est moins fragile ici.
    Entre l'U235 et l'U236 c'est le contraire...
    Les détails de l'énergie libérée sont assez complexes, c'est un mélange subtil entre les forces électriques et les forces nucléaires.
    L'electronique, c'est fantastique.

  27. #22
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Re,
    Je n 'ai pas honte de dire que je ne connais pas Feynman, je suis beaucoup plus terre à terre ... C'est juste les modèles qui expliquent le fonctionnement des réacteurs depuis 1942 ...
    Nous ne sommes pas sur le même registre ... Où y a t il de l'énergie électrique ? Sous quelle forme ? Comment se manifeste - t - elle ? J'attends que l'on m'explique ...
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  28. #23
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    On peut le dire de façon résumée mais dans le détail c'est le réarrangement interne des noyaux formés qui donne le résultat final.
    Si c'était vrai pour tous les noyaux lourds on voit mal pourquoi l'U235 est plus fragile que l'U238, c'est le plus lourd qui est moins fragile ici.
    Entre l'U235 et l'U236 c'est le contraire...
    Les détails de l'énergie libérée sont assez complexes, c'est un mélange subtil entre les forces électriques et les forces nucléaires.
    Feynman présice que lorsqu'au moment où le noyau se partage il y a plusieurs morçeaux chacun ayant une charge positive et c'est cette énergie de répulsion électrique qui nome énergie électrique.
    Comme à précisait curieuxdenature ça pose un probléme au niveau des caractères de fission des différents éléments car plus l'atome serai gros mieux il serait fissible or ce n'est pas le cas.
    Il doit y avoir un mécanisme sous jacent...

  29. #24
    WizardOfLinn

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Une sphère chargée, le noyau en première approximation, a une énergie potentielle électrostatique.
    En première approche, sans entrer dans les détails de la structure du noyau, des autres interactions, etc., commencer par calculer la variation d'énergie potentielle entre le noyau et les fragments de fission, en assimilant tout à des sphères chargées.
    U = 1/2 * Q²/(4*PI*e0*r)
    Sauf erreur de ma part, on a environ 700 MeV d'énergie potentielle pour le noyau initial, et un peu plus de 200 MeV pour les deux fragments, soit environ 200 MeV de différence. On est dans les bons ordres de grandeur.
    Pour le noyau initial :
    Q = 92*1.6E-19 C
    Pour le rayon du noyau, prendre r = 1.4*A^(1/3) [fm] (modèle de la goutte liquide)

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  31. #25
    invite07941352

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Re,
    Evidemment, si c'est de cela qu'il s"agit , les produits de fission , vu leur vitesse initiale, sont fortement ionisés dès le départ , moment où ils perdent beaucoup d'électrons: mais je n'appellerai pas cela une production d'énergie électrique .
    Le modèle de la goutte liquide suffit à expliquer l'aptitude plus ou moins importante à la fission des noyaux lourds , en prenant en compte les nombres de neutrons et de protons respectifs de ces noyaux.
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  32. #26
    WizardOfLinn

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Que les atomes soient ionisés ou non est sans importance ici, cette contribution est totalement négligeable par rapport à l'énergie potentielle des noyaux.
    Ce calcul sommaire justifie la phrase de Feynman cité par "maxwellien" : en calculant la variation d'énergie potentielle électrostatique des noyaux, donc de l'énergie électrique, on trouve bien à peu près l'énergie cinétique des fragments de fission, et il n'est pas nécessaire de rentrer dans le détails des causes de la fission pour faire ce calcul.

  33. #27
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    la variation d'énergie potentielle électrostatique des noyaux, donc de l'énergie électrique, on trouve bien à peu près l'énergie cinétique des fragments de fission,
    Je comprend pas ça veut dire l'énergie totale libéré est le l'énergie électrique mais que devient l'énergie de liaison qui liée les protons avant la fission, ç'est pas la même chose cette enrgie provient de l'intéraction forte.
    Pouvez-vous détaillez cette fois?
    Merci.

  34. #28
    WizardOfLinn

    Re : énergie nucléaire et électrique

    C'était un calcul rapide fait sur un coin de table.
    D'ailleurs un peu faux (pour la distribution de charges uniformes, c'est 3/5*Q²/(4*PI*e0*r), et non 1/2(), mais ça ne change pas grand chose).
    Et puis, il n'y a pas que les fragments de fission.

    Voir ici pour les détails, il n'y a pas que le terme électrostatique
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_de_Weizs%C3%A4cker
    On peut calculer la variation des différents termes entre le noyau initial et les produits de fission.

  35. #29
    maxwellien

    Re : énergie nucléaire et électrique

    ok merci beaucoup pour ces informations mais pour renpondre à ma question initiale est-ce que c'est l'énergie de liaisons entre protons (énergie de masse) qui est la plus libérée ou bien l'nergie de répulsion électrostatique?
    Dans quelle proportion??

  36. #30
    WizardOfLinn

    Re : énergie nucléaire et électrique

    Le terme électrostatique doit être dominant dans la variation. Faire le calcul sur un exemple pour vérifier (A=235, Z=92. prendre A et Z de chaque fragment de fission et calculer les termes. Rien de très difficile mais je n'ai pas le temps maintenant).

    A bien y réfléchir, je retire ce que j'ai écrit en #26, je me suis peut-être un peu trop avancé sur ce qu'a voulu dire Feynman.
    Les fragments de fission chargés constituent un courant électrique avant d'être thermalisés, et il existe même des concepts de réacteurs nucléaires qui pourraient en récupérer l'énergie directement sans passer par une machine thermique.
    On pourrait en théorie récupérer plus de 60% de l'énergie de fission de cette façon (par induction, en faisant passer les FF dans un champ magnétique).
    Il faudrait que le combustible nucléaire soit sous forme de nanoparticules, à faible densité pour éviter la thermalisation des FF, dans un grand volume, avec d'excellents miroirs à neutron pour maintenir quand même la criticité...
    J'ai quelques articles sur ce sujet, c'est assez spéculatif techniquement, je n'ai pas connaissance qu'on ait construit de réacteur expérimental basé sur ce principe.

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