Les atomes sont les minuscules unités qui composent toute la matière de l'univers. L'énergie d'un atome est concentrée dans son noyau. C'est la force qui maintient ensemble les composants du noyau. Une grande quantité d'énergie est stockée dans le noyau atomique. Pour être transformée, par exemple, en électricité, elle doit en être libérée. Cela se produit dans le processus de fission des noyaux atomiques.
Du nucléaire à l’électricité
Un réacteur nucléaire, ou une centrale nucléaire, est l’endroit où l’énergie nucléaire est produite. Dans les éléments individuels de ce système, les processus de fission des noyaux atomiques sont effectués. Le combustible utilisé à cette fin est généralement un isotope de l’uranium radioactif, 235 U. Dans un réacteur nucléaire, les noyaux d’uranium sont forcés de se désintégrer, libérant de minuscules particules appelées produits de fission. Dans un réacteur nucléaire, ils entrent en collision avec d’autres isotopes de l’uranium, déclenchant ainsi une réaction en chaîne. Au cours du processus, une grande quantité de chaleur est émise dans un réacteur nucléaire. Il est transféré dans un liquide de refroidissement. Il s’agit généralement d’eau, qui est chauffée par la chaleur reçue. Le résultat est de la vapeur qui entraîne les turbines d’un turbogénérateur. De cette façon, l’énergie nucléaire est convertie en électricité, qui est l’application la plus importante de l’énergie nucléaire aujourd’hui.
Utiliser l’énergie nucléaire pour produire de l’hydrogène
L’hydrogène est considéré comme le carburant du futur. Il s’avère que l’énergie libérée lors de la fission des noyaux d’éléments radioactifs peut être utilisée avec succès pour obtenir cette précieuse molécule. La grande majorité est produite à partir de gaz naturel dans le processus de reformage à la vapeur. Le concept d’utilisation de l’énergie nucléaire pour produire de l’hydrogène suppose que la chaleur émise dans les réacteurs sera supérieure au traitement du gaz naturel par reformage à la vapeur. Cependant, cette approche peut générer de grandes quantités de dioxyde de carbone, qui sont rejetées dans l’atmosphère. Par conséquent, d’autres méthodes, telles que l’ électrolyse , sont en cours d’amélioration. L’hydrogène est obtenu dans le processus d’électrolyse de l’eau. Seules de petites quantités de H 2 sont produites par cette méthode. Il est possible de connecter des cellules d’électrolyse aux centrales nucléaires pour obtenir de l’hydrogène en utilisant une méthode à faibles émissions. Ces solutions sont encore en phase de test. La chaleur et l’électricité nécessaires pourraient provenir de l’énergie nucléaire. Certaines recherches portent sur la production d’hydrogène à partir de l’eau, en utilisant la méthode thermochimique.
L’énergie nucléaire comme source de propulsion
L’utilisation du combustible nucléaire permet d’obtenir beaucoup plus d’énergie par rapport aux sources conventionnelles. L’énergie nucléaire est utilisée comme source de propulsion pour les navires et les engins spatiaux depuis plusieurs décennies. Dans les avions, l’idée de la propulsion nucléaire n’a pas été mise en œuvre. Les risques liés à l’utilisation de l’énergie nucléaire dans les avions empêchent la mise en œuvre de la propulsion nucléaire. La situation est similaire dans le cas des voitures. L’idée d’une propulsion nucléaire dans les voitures particulières est perçue depuis longtemps. Cependant, placer un réacteur nucléaire, qui sera la source de propulsion, dans un véhicule, est associé à un risque énorme. Un tel réacteur serait un générateur de neutrons. Ce sont des particules hautement pénétrantes de rayonnement ionisant. Les neutrons ne seraient pas seulement une menace pour les personnes à l’intérieur du véhicule, mais aussi pour celles qui se trouvent à proximité. La sécurité et d’autres difficultés de conception font que la propulsion nucléaire est actuellement extrêmement difficile à mettre en œuvre dans les voitures particulières. En 1946, la construction du premier sous-marin nucléaire américain a commencé. Cette idée s’est avérée être un grand succès. Des solutions similaires ont ensuite été utilisées dans le brise-glace soviétique "Arktika". Actuellement, une partie importante des navires civils et militaires utilise l’énergie nucléaire comme source de propulsion.
L’énergie nucléaire en médecine
Les diagnostics et les thérapies actuellement menés pour diverses maladies avec l’utilisation de l’énergie nucléaire donnent l’espoir d’une utilisation plus efficace à l’avenir. Des recherches sont adaptées sur son utilisation pour éliminer également les effets de diverses maladies. Un exemple d’utilisation de l’énergie nucléaire en médecine peut être le radiodiagnostic, qui consiste à enregistrer le rayonnement produit par le tube à rayons X, affaibli en raison d’une absorption partielle par l’organisme du patient. Les appareils à rayons X utilisés permettent de photographier, par exemple, un torse ou un crâne. L’énergie nucléaire est également utilisée dans la production de nombreux médicaments, dans le thermalisme (bains thérapeutiques par exemple), ainsi que dans la stérilisation du matériel médical et de laboratoire.
Autres utilisations de l’énergie nucléaire
- Les phénomènes de décroissance radioactive ont trouvé une large application dans la production de batteries de puissances efficaces.
- En sciences spatiales, l’énergie nucléaire est utilisée pour propulser des sondes spatiales conçues pour explorer le système solaire.
- Dans la recherche scientifique, il permet de dater les fouilles archéologiques et paléontologiques.
- L’énergie nucléaire est utilisée dans les procédés de dessalement de l’eau. Cette méthode est particulièrement importante dans les pays qui ont peu de ressources en eau potable.
- Il est également utilisé pour détecter la pollution dans les rivières ou les lacs.
