Fusion nucléaire

[Mathieu37000]

Ok ça marche, ça n'est plus du miens non plus ! J'ai déjà pas mal détaillé ma partie merci !

Je fais une partie sur la bombe A dans mon exposé (puisque c'est une fission nucléaire qui enclenche la réaction), je la détaille moins, cependant est-ce qu'il faudrait que je travaille aussi sur la section efficace du plutonium ? (j'ai prit le plutonium comme exemple, pour le moment j'ai juste détaillé la réaction pour l'obtenir) :


"Lors de la première réaction, l’uranium 238 acquiert un neutron, se transformant donc en uranium 239.
Lors de la deuxième et troisième réaction, des réactions similaires ont lieu, il y a un excès de neutrons par rapport aux protons, le noyau est donc instable. Il y a un neutron qui se transforme en proton dans le noyau de l’atome, le numéro atomique va changer, ce qui transforme donc l’atome d’uranium 239 en neptunium 239, un électron est en même temps éjecté du noyau, on parle alors de désintégration β-.
La même réaction a lieu lors de la troisième étape, un neutron du neptunium 239 se transforment en protons, émettant un électron et se transformant en plutonium 239, c’est aussi une désintégration β-."

Je pourrai plus détaillé la réaction ? Ou il n'y a pas grand chose à rajouter?

Ensuite pour la réaction de fission, il faudrait que j'évoque la masse critique?
-----

[XK150]

En première lecture , je ne comprends pas bien :

Il ne faudrait pas mélanger combustible effectivement présent dans la bombe et ses moyens antérieurs de production en réacteurs ou en labo .

De quoi sont composées les bombes A ?
Comment fonctionnent elles ? Oui , là il devient indispensable d' aborder la notion de masse critique .

[jacquolintégrateur]

Bonjour
En ce qui concerne la bombe H,"l'allumette" est une bombe A, laquelle explose en un temps extrêmement bref: ce temps doit être inférieur à la durée nécessaire pour échauffer le réseau cristallin et vaporiser l'ensemble, en même temps que la section efficace de fission s'effondre rapidement à mesure que croit l'énergie des neutrons qui s'échauffent également !! La température atteinte est comprise entre les 100 et 200 millions de degrés requis. A cette température, l'énergie de la bombe A est émise , pratiquement, en un éclair extrêmement bref de rayons X qui chauffent la charge thermonucléaire, en même temps qu'ils la compriment et porte sa densité à plus de 10000 fois sa valeur à l'état solide (pour les isotopes de H). C'est d'ailleurs, ce que cherchent à obtenir les équipes qui travaillent sur la fusion par confinement inertiel. La rapidité des réactions de fusion est proportionnelle à la section efficace pour l'énergie considérée et au carré de la densité. Les neutrons de fusion émis provoquent un grand nombre de fissions dans l'enveloppe en uranium naturel (leur énergie de 14,4 Mev est suffisante pour provoquer directement la fission des noyaux d'U 238) et cela accroit considérablement l'énergie dégagée par la bombe (10 mégatonnes de TNT pour les bombes "usuelles" (!!!!)). S'il n'y avait pas d'enveloppe absorbant les neutrons, ceux ci éclabousseraient l'environnement et on aurait "une bombe à neutrons".
Cordialement

[Mathieu37000]

Merci jacquo pour les précisions !

"Il ne faudrait pas mélanger combustible effectivement présent dans la bombe et ses moyens antérieurs de production en réacteurs ou en labo "

J'ai pas comprit?

D'accord je vais faire des recherches sur la masse critique je vais essayer de poster ça ce soir il faudrait que j'ai fini demain ou samedi, à toute à l'heure

[Mathieu37000]

Voici mes travaux, semblent-ils complets? Ou aurais-je des erreurs, mêmes grossières?
(Désolé pour la notation des atomes, le copier coller merde :/, c'est juste du Mo, Te et Plutonium)






I- Amorce de la fusion

Le deutérium et le tritium ont besoin d’une importante température pour fusionner. Seule une fission nucléaire permet d’obtenir une telle température.


A) Principe de fonctionnement

C’est donc une Bombe A qui permet d’amorcer le processus de fusion de l’hydrogène.
Il existe deux types d’assemblage pour une bombe A. La première est l’assemblage par insertion, le but étant de projeter un bloc de matière fissile contre un autre, amorçant alors une réaction en chaîne.
L’autre assemblage est par implosion, consistant à comprimer la matière fissile disposée en boule à l’aide d’une explosion, conduisant à augmenter sa densité et atteindre une configuration supercritique*(l’ensemble des neutrons issus des fissions précédentes va provoquer de nouvelles fissions, engendrant beaucoup plus de neutrons que précédemment).
Voici le schéma d’un assemblage par insertion.


B) Réactions et atomes utilisés

Plusieurs réactions sont possibles, notamment avec les atomes d’uranium 235 et de plutonium 239 car ce sont tous deux des atomes fissiles.
Prenons l’exemple de ce dernier. C’est un noyau radioactif artificiel, en effet, il est généré par des réacteurs en capturant un neutron de l’uranium 238, la réaction est la suivante*:

n + U238 ->U239 ---(Beta)-->Np239---(beta)--->Pu239

Lors de la première réaction, l’uranium 238 acquiert un neutron, se transformant donc en uranium 239.
Lors de la deuxième et troisième réaction, des réactions similaires ont lieu, il y a un excès de neutrons par rapport aux protons, le noyau est donc instable. Il y a un neutron qui se transforme en proton dans le noyau de l’atome, le numéro atomique va changer, ce qui transforme donc l’atome d’uranium 239 en neptunium 239, un électron est en même temps éjecté du noyau, on parle alors de désintégration β-.
La même réaction a lieu lors de la troisième étape, un neutron du neptunium 239 se transforment en protons, émettant un électron et se transformant en plutonium 239, c’est aussi une désintégration β-.

Une fois une quantité de fissile suffisante (uranium 235, ou ici plutonium 239), on envoie un neutron sur ce noyau, la réaction est la suivante*:

23994Pu +*10n*--->13552Te +10242Mo +3*10n*


Une fission a lieu, le noyau de plutonium se casse pour former de nouveaux atomes, un noyau de de tellure et un de molybdène, la réaction libère 3 neutrons, qui à leurs tours vont entamer la fission de 3 nouveaux atomes de plutonium, ainsi la réaction en chaîne commence. Comme pour la réaction de la fusion, on remarque que la masse finale est inférieure à la masse initiale.



m =2 m(10n) + m(10242Mo) + m(13552Te) - m(23994Pu) = -3,4570 10-28*kg

Encore une fois, c’est cette masse qui va se transformer en énergie*:

E = m*c^2 = -193 MeV

Cependant, pour que cette réaction en chaîne puisse avoir lieu, on va parler de masse critique, qui consiste à déterminer un rayon minimum d’une sphère de fissile (ici plutonium) pour que les neutrons produits puissent frapper à leurs tours les autres noyaux. Pour le plutonium, le rayon critique est de 5,6 cm et la masse critique est de 14,6 kg. Si le rayon est plus grand pour cette masse, les neutrons risquent de ne pas pouvoir provoquer les autres fissions et par conséquent, la réaction en chaîne.
Lorsque cette dernière a lieu, en plus de produire une forte énergie en un très bref instant, ce qui provoque une explosion et une très forte chaleur, la réaction est accompagnée de rayonnement gamma qui créent d’importants dommages aux cellules vivantes. De plus, les produits de fissions, (ici Mo et Te) sont trop riches en neutrons pour être stables. Très radioactifs, ils cherchent à retrouver une stabilité en se désintégrant. Ce sont ces produits de fissions qui constituent l’essentiel des déchets radioactifs avec les actinides*: famille du tableau comprenant l’uranium et le plutonium, cependant, ces derniers disparaissent moins rapidement que les produits de fissions.

[Mathieu37000]

Pour la masse critique et rayon critique, je ne suis pas sur du coup... j'ai trouvé les valeurs sur le forum et j'ai comprit qu'il fallait une certaines masses en fonction du rayon de la sphère, mais je suis peut être totalement à côté de la plaque... sur Wikipédia, la masse critique du Plutonium est de 10kg

[XK150]

Détails à corriger .

- Ne pas laisser croire qu'il y a UNE seule réaction de fission : il y a toute une famille de paires ( ou même parfois 3 ) de nouveaux radioéléments formés ,
" les produits de fission " . Donc votre réaction est un exemple . Pour 239Pu , il y a environ 2.5 nouveaux neutrons par fission en moyenne .
le premier neutrons pourrait provenir des fissions spontanées 650 neutrons par kg et par seconde , c'est peu , on va ajouter des sources émettrice de neutrons ,tel 252Cf ., qui vont rendre le milieu davantage multiplicateur de neutrons
La masse critique de la littérature est donnée " sphère nue , dans l'air , en lévitation " , ce qui n'est jamais précisé .
Si vous ajoutez autour de la sphère idéale un matériau réflecteur-modérateur ,renvoyant des neutrons modérés vers le centre , la masse critique va énormément diminuer ,
à masse égale , vous allez gagner en puissance et en rapidité de réaction .
Le reste est correct .

[XK150]

Et même 2.88 neutrons par fission pour 239Pu , plus élevé que pour 235U .

[Mathieu37000]

La seule réaction de fission : lorsque je dis qu'il faut une réaction de fission pour amorcer la fusion?
En effet c'est ambigü.

C'est donc 2,88 neutrons en moyennes qu'on obtient après la réaction de fusion?
Je peux faire donc une remarque que la réaction a plus de probabilité de faire des réactions en chaîne que l'uranium? ou je dis juste que c'est plus élevé que l'uranium ?

Je vais regarder ce soir les fissions spontanées et je reporterai ici pour voir si j'ai bien comprit.

Ok merci pour la précision avec 252 Cf qui rend le milieu d'avantage multiplicateur de neutrons, je savais pas, on sait pourquoi c'est une source émettrice de neutrons?

Du coup je peux dire comment les informations sur la masse critique et rayon critique? je ne parle pas du rc, et la masse critique comment j'évoque cela?

J'ai comprit le fait qu'en rajoutant le matériau réflecteur-modérateur permet de renvoyer les neutrons vers le centre pour augmenter la rapidité de réaction donc?

La masse critique correspond juste à la masse d'atomes fissile nécessaire pour que la réaction en chaîne est bien lieu ?
Pour augmenter la puissance et la rapidité, soit on augmente la masse critique, soit on ajoute des matériau réflécteur ? (ou les 2?)

Et les 10 kg de masse critique indiqué sur wikipédia, je ne le prend pas en compte? Si oui, cela correspond à quoi? il n'y a pas de masse maximale pour effectuer la réaction?

[XK150]

Mon texte s'applique pour 239Pu , à partir de la ligne où il y écrite la réaction .
2.88 neutrons en moyenne par FISSION d'un atome de 239Pu .
Le 252Cf est fissile spontanément à fort taux d'émission ( atome trop riche en nucléons ) , tout comme U ou Pu le sont , mais à faible taux .
Il y a bien sûr , une masse sur critique pour obtenir une réaction en chaîne .
Mais vous faites remarquer qu'elle n'a rien à voir avec les valeurs connues dans l'air , car on ne peut rien savoir sur matériaux réflecteur-modérateur utilisés ,
qui minimisent les masses à utiliser .
Une discussion édifiante : http://forums.futura-sciences.com/ph...u-fissile.html

[Mathieu37000]

Merci beaucoup !

Je pense avoir conclue ma partie, je modifierai peut être certaines choses quand je me relierai.

Merci de m'avoir éclairé sur de nombreuses notions ! Je trouvais pas grand chose, ou ce n'était pas très explicite sur internet !

[Mathieu37000]

Pour finir,

sortez-vous vos informations d'un livre? Ou juste vos connaissances après vos formations et cours?

Si vous avez un livre, ou connaissez un livre, lequel me conseillez-vous? Pour approfondir mes connaissances d'une manière générale sur ce sujet?

[XK150]

Re ,

Voyez votre MP , Cordialement ,