L’énergie nucléaire est une énergie très puissante dont les effets dévastateurs ont été révélés au monde entier avec les deux bombes nucléaires sur Hiroshima et Nagasaki au terme de la Seconde Guerre mondiale de 1939 à 1945. Cette énergie est produite par les transformations que subissent les atomes. Il est important de préciser que toute la matière est constituée d’atomes, qui sont répertoriés dans le tableau de classification périodique des éléments de Mendeleïev. Les atomes sont constitués de particules encore plus petites : les électrons (chargés négativement) et les nucléons. Les nucléons forment le noyau de l’atome, dans lequel se retrouvent les protons (chargés positivement) et les neutrons (aucune charge). Les isotopes d’un élément donnés possèdent tous le même nombre de protons, mais ils n’ont pas le même nombre de neutrons. Les électrons et le noyau de l’atome sont reliés grâce à l’électromagnétisme, ce qui implique que les particules négatives soit attirées par les particules positives et que les particules de même charge se repoussent. Les neutrons, qui espacent les protons, les empêchent ainsi de se repousser mutuellement et de détruire le noyau. Par contre, lorsque les atomes possèdent plus de neutrons que de protons, ils deviennent instables. Ils cherchent alors à se transformer en une combinaison qui est plus stable. Cette transition libère l’énergie chimique qui lie les électrons et les nucléons de départ. C’est ce qu’on appelle une réaction nucléaire, le terme nucléaire étant l’adjectif de «noyau». Les différentes applications de l’énergie nucléaire, soit la fission nucléaire et la fusion nucléaire, sont toutes deux basées sur la transformation du noyau des atomes, mais utilisent deux méthodes opposées pour y arriver.
La fission nucléaire consiste en la séparation du noyau de l’uranium 235, un isotope de l’uranium composé de 235 neutrons, en des noyaux d’atomes plus petits et des neutrons. Cela est fait grâce au bombardement du noyau de l’uranium par des neutrons thermiques, qui sont en quelque sorte des neutrons dont la vitesse ressemble à celle des molécules de gaz à température ambiante (une vitesse très lente). Cela entraîne la dissociation du noyau de l’uranium par différentes réactions. Par exemple, il est possible de créer un noyau de baryum, un noyau de krypton et des neutrons libres à partir du noyau de l’uranium. Cette simple dissociation ne produit pas nécessairement beaucoup d’énergie, mais évidemment la réaction ne s’arrête pas là. Les neutrons libres cherchent à se lier à d’autres nucléons et ainsi provoquent une réaction en chaîne qui tend à former des noyaux toujours plus petits, et donc plus légers. La perte de masse engendrée se retrouve nécessairement sous forme d’énergie. En effet, souvenons-nous que rien ne se perd, rien ne se crée, mais tout se transforme ! De plus, d’après l’équation E = mc2 élaborée par Einstein, chaque particule ayant une masse possède une énergie proportionnelle à la vitesse de la lumière (c) au carré. Ainsi, la fission nucléaire, très utilisée dans les centrales nucléaires pour la production d’électricité, libère 23 000 kWh par gramme d’uranium 235 transformé. Cela correspond à l’énergie déployée par la combustion de 2,7 tonnes de charbon ! Il est donc évident qu’il s’agit d’une énergie dont le rendement est très grand. Malheureusement, l’uranium 235 n’est pas un élément renouvelable, et, comme le pétrole, il viendra éventuellement à manquer.
Pour ce qui est de la fusion nucléaire, une éventuelle manière de produire de l’énergie qui est encore au stade expérimental, il s’agit simplement du principe contraire. En effet, au lieu de diviser un noyau lourd en plusieurs petites parties, il s’agit plutôt de faire fusionner deux petits noyaux pour en constituer un autre plus gros et plus lourd, ce qui produirait beaucoup plus d’énergie que la fission nucléaire. Il s’agit exactement du même principe que celui qui se produit dans les étoiles, et donc, dans le Soleil. Il utilise comme élément de départ le deutérium, qui serait en quantité suffisante pour combler les besoins énergétiques grandissant de la planète pendant encore plusieurs milliers d’années, et le tritium. Ces deux éléments sont des isotopes lourds de l’hydrogène qui sont utilisés afin d’obtenir, grâce à leur fusion, un noyau d’hélium et un neutron. Cette réaction se produit en deux étapes : sous une très haute chaleur, sois plus de 100 millions de degrés Celsius, il se forme un noyau très instable contenant cinq nucléons qui se déforment presque immédiatement pour se transformer en particules finales. L’énergie requise pour dissocier les noyaux de départ est inférieure à l’énergie utilisée pour fabriquer un noyau d’hélium. Il y a donc une production d’énergie, qui correspondrait à environ 1 MeV par nucléon. La fusion nucléaire pourrait produire une énergie de 1000 kWh par litre d’eau, qui contient seulement environ 35 milligrammes de deutérium ! C’est pourquoi on dit que les réserves de cette source d’énergie sont énormes ; avec la quantité d’eau qu’il y a sur terre, on ne manquerait probablement jamais de deutérium. Cette ressource n’est pourtant pas renouvelable, mais elle est presque inépuisable. Par contre, la technologie n’a pas encore réussi à produire cette énergie, mais on se sert présentement de la fusion nucléaire dans le domine militaire pour la fabrication de bombes.
Malheureusement, l’utilisation de l’énergie nucléaire pose problème à deux niveaux. Premièrement, les déchets nucléaires doivent être entreposés hors de la portée des êtres vivants, car ils sont hautement radioactifs, et donc, extrêmement nocifs pour la santé. Ensuite, même si elles ne dégagent directement aucun polluant, les centrales nucléaires posent un très grand danger : la possibilité de la fusion du cœur d’un réacteur nucléaire, comme il est arrivé avec l’accident de Tchernobyl en 1986. Lorsqu’un réacteur nucléaire cesse d’être refroidi en raison d’un bris mécanique, les éléments utilisés lors de la fission nucléaire, soit principalement l’uranium hautement radioactifs, fondent à l’intérieur du réacteur et risquent de contaminer l’environnement de polluants extrêmement nocifs. D’ailleurs, refroidir les réacteurs nucléaires d’une centrale nécessite des quantités énormes d’eau, ce qui est peu recommandable étant donné que cette ressource est épuisable et nécessaire à la survie.
En somme, l’énergie nucléaire n’est pas une énergie renouvelable, car les éléments qu’elle utilise sont présents sur Terre en quantité limitée, malgré que ces quantités soient parfois très grandes. On peut la considérer comme une énergie propre parce qu’elle ne dégage pas directement d’émission polluante, mais elle constitue un danger constant pour le monde entier. Il s’agit de l’énergie offrant le plus grand rendement énergétique et c’est pourquoi certains la voient comme l’énergie du futur, étant donné qu’elle est apte à fournir l’énergie nécessaire aux besoins croissants du monde entier.
Dim 11 Mai 2008 - 12:09