5) Fission nucléaire

Le phénomène de la fission spontanée est découvert en 1940 par G. N. Flerov et K. A. Petrzak en travaillant sur des noyaux d'uranium 238.

On parle de fission nucléaire spontanée lorsque le noyau se désintègre en plusieurs fragments sans absorption préalable d'une particule. Ce type de fission n'est possible que pour les noyaux extrêmement lourds. L'uranium 235 (dans une très faible proportion cependant), les plutoniums 240 et 244 et surtout le californium 254 sont par exemple des noyaux spontanément fissiles.

La fission induite a lieu lorsqu'un noyau lourd capture un neutron et que le noyau ainsi composé se désintègre alors en plusieurs fragments.

La fission induite de l'uranium 235 par absorption d'un neutron est la réaction de ce type la plus connue.

Plusieurs réactions de fission de l'uranium 235 sont possibles :

${}_{\text{0}}{}^{\text{1}}\text{n}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{92}}{}^{\text{235}}\text{U}\stackrel{}{⟶}{}_{\text{36}}{}^{\text{91}}\text{K}\text{r}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{56}}{}^{\text{142}}\text{B}\text{a}\text{<mo>+</mo>}3{}_{\text{0}}{}^{\text{1}}\text{n}$

${}_{\text{0}}{}^{\text{1}}\text{n}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{92}}{}^{\text{235}}\text{U}\stackrel{}{⟶}{}_{\text{38}}{}^{\text{94}}\text{S}\text{r}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{54}}{}^{\text{140}}\text{X}\text{e}\text{<mo>+</mo>}\text{2}{}_{\text{0}}{}^{\text{1}}\text{n}$

${}_{\text{0}}{}^{\text{1}}\text{n}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{92}}{}^{\text{235}}\text{U}\stackrel{}{⟶}{}_{\text{37}}{}^{\text{94}}\text{R}\text{b}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{55}}{}^{\text{141}}\text{C}\text{s}\text{<mo>+</mo>}{}_{\text{0}}{}^{\text{1}}\text{n}$

Les neutrons émis lors de la fission peuvent à leur tour provoquer la fission d'autres noyaux. Lors de la transformation, un neutron est utilisé et il s’en forme deux (en moyenne).

Pour entretenir une réaction en chaîne, l'un des n neutrons produits à chaque fission devra à son tour être absorbé dans le combustible.