Qu'est-ce qu'une réaction nucléaire?
Une réaction nucléaire est un processus qui se produit lorsque le noyau d'un atome perd des particules subatomiques au point d'en altérer les propriétés. L'atome d'origine d'un élément qui subit une réaction nucléaire peut soit devenir un isotope différent, soit une variété du même élément, soit il peut également devenir un élément totalement différent. Les réactions nucléaires sont étroitement liées aux radiations en général, qui peuvent se produire spontanément en dehors d'une réaction. Le rayonnement décrit simplement le processus d'énergie ou d'objets émis par un atome ou une autre particule. Cependant, le terme réaction nucléaire désigne généralement de manière spécifique une situation dans laquelle les noyaux de deux atomes entrent en collision et modifient les propriétés d'au moins un des noyaux.
Une réaction nucléaire peut se produire sous de nombreuses formes différentes, chacune donnant des résultats considérablement différents. Dans une réaction de fission, une particule volumineuse et souvent instable, soit spontanément, soit à la suite d'une collision, se scinde en deux particules différentes. L'inverse se produit dans une réaction nucléaire de fusion: deux particules plus petites entrent en collision et leurs noyaux se combinent pour former une particule plus grosse. Les réactions de fusion se produisent naturellement dans les étoiles, mais la plupart des tentatives humaines pour les contrôler efficacement ont échoué. Dans une réaction de spallation, un noyau suffisamment puissant est libéré pour déloger plusieurs neutrons ou protons, réduisant ainsi le poids atomique de la particule.
Les réactions nucléaires de fission sont utilisées dans les réacteurs nucléaires pour produire de l'énergie utilisable. Les particules instables entrent en collision et se séparent, générant une quantité importante d’énergie cinétique et thermique. Cette énergie peut être récupérée par le réacteur nucléaire et utilisée pour répondre aux besoins de l’homme. L’utilisation des réactions de fusion pour générer de l’énergie suscite beaucoup d’intérêt, car elles tendent à libérer une quantité d’énergie considérable. Malheureusement, les réactions de fusion sont extrêmement difficiles à contrôler - elles se produisent naturellement dans les conditions de haute pression et de haute énergie présentes sur les étoiles, et ces conditions sont très difficiles à reproduire.
Il existe plusieurs types de particules communément émises par les noyaux lors d'une réaction nucléaire. Les particules alpha sont essentiellement les mêmes que les noyaux d'atomes d'hélium et sont composées de deux neutrons et de deux protons liés ensemble. Les particules bêta sont simplement des électrons; ils ont une masse beaucoup plus petite et une charge négative. Les neutrons sont également libérés dans les réactions nucléaires; ils sont très pénétrants car ils ont une charge neutre, de sorte que peu de forces les empêchent de passer à travers diverses substances, y compris la peau humaine. Les rayons gamma sont des rayons qui quittent le noyau sous forme d'énergie pure; ils sont également très pénétrants et peuvent traverser presque tout à cause de leur masse inexistante et de leur charge neutre.