L’énergie nucléaire peut être utilisée de plusieurs façons. L’une d’entre elles est la fission, qui consiste à diviser les atomes pour libérer l’énergie de liaison excédentaire.
Lorsque l’uranium est fendu dans un réacteur, il dégage de la chaleur qui peut être utilisée pour produire de l’électricité. La vapeur issue de la réaction de fission fait ensuite tourner des turbines qui entraînent des générateurs.
Fission
La fission est l’un des types d’énergie nucléaire les plus courants. Elle libère une énorme quantité d’énergie ainsi que des rayonnements électromagnétiques. La fission se produit lorsqu’une particule (appelée « neutron ») est tirée sur un atome, qui se divise alors en deux atomes plus petits et en neutrons supplémentaires. Ces réactions atomiques peuvent créer des réactions en chaîne, libérant encore plus d’énergie.
Une autre façon de produire de l’énergie nucléaire est de fusionner des atomes ensemble, ce que l’on appelle la fusion nucléaire. C’est beaucoup plus compliqué que la fission, mais cela peut libérer beaucoup d’énergie.
Elle est également très exothermique, libérant des millions de fois plus d’énergie par masse que la combustion du charbon. Mais cela n’est possible que si les deux noyaux sont de taille très similaire.
Fusion
L’un des types d’énergie nucléaire les plus courants est la fusion, qui se produit entre deux noyaux d’éléments différents. C’est la principale source d’énergie des étoiles dans l’univers et une source d’énergie potentielle pour la Terre.
Dans une réaction de fusion, des ions de différents types – comme l’hydrogène, l’oxygène et l’azote – sont combinés pour créer de nouveaux éléments, comme l’hélium et le carbone. Ce processus produit de la chaleur qui peut être utilisée pour produire de la vapeur et de l’électricité.
Cependant, il nécessite des températures et des pressions extrêmes. C’est pourquoi les scientifiques travaillent encore à la fabrication de réacteurs de fusion pouvant être construits et entretenus à l’échelle commerciale.
Rayonnement
Le rayonnement est l’énergie dégagée par la matière sous forme de rayons ou de particules à grande vitesse. C’est également une source importante de chaleur et de lumière. Les rayonnements peuvent être produits de nombreuses façons, du gaz radon aux rayons cosmiques et aux rayons X médicaux. Ils peuvent endommager les cellules et même provoquer des cancers.
L’énergie nucléaire est un exemple de rayonnement. Lorsque les atomes d’uranium se divisent dans un réacteur nucléaire, ils chauffent l’eau pour produire de la vapeur et faire tourner des turbines qui produisent de l’électricité. La vapeur peut ensuite être recyclée et réutilisée, ce qui en fait une source d’énergie propre et sans émissions. Quatre-vingt-douze réacteurs nucléaires répartis dans 28 États produisent près de 20 % de l’électricité du pays.
Les rayonnements ionisants émis par l’uranium et la fission sont dangereux pour les travailleurs et le public, notamment ceux qui les respirent ou mangent des matériaux radioactifs (tels que le radon et le polonium) qui émettent des particules alpha, bêta et neutroniques. Elle peut provoquer le syndrome d’irradiation aiguë, ou SRA, qui peut entraîner des brûlures de la peau et des maladies telles que des maux de tête, des vomissements et des diarrhées.
Déchets
L’un des types d’énergie nucléaire les plus courants est le déchet, qui désigne les matières radioactives produites par les centrales et autres installations nucléaires. Ces déchets peuvent être légèrement plus radioactifs que les niveaux de fond, comme dans les résidus d’une usine d’uranium, ou ils peuvent être beaucoup plus élevés, comme le combustible nucléaire usé et les pièces de réacteurs nucléaires.
Les matières radioactives contenues dans les déchets nucléaires se désintègrent lentement avec le temps, réduisant leur radioactivité à environ la moitié de leur niveau initial. Le processus de désintégration réduit le risque d’exposition aux rayonnements pour les travailleurs qui manipulent et transportent les déchets.
Aux États-Unis, le combustible nucléaire usé est stocké dans des fûts secs sur le site des centrales électriques du pays. Cette solution temporaire d’élimination des déchets nucléaires est coûteuse, mais elle offre un moyen sûr de les stocker jusqu’à ce que des options d’élimination permanentes soient disponibles.