Qu'est-ce qu'un atome ?
Un atome se compose d'un noyau, avec des neutrons et des protons, et d'électrons qui tournent autour du noyau. Ce noyau concentre presque la totalité de la masse de l'atome, et il a une charge électrique positive. Les électrons, de masse 2 000 fois inférieure aux protons, sont eux chargés négativement.
Il y a autant d'électrons que de protons, ce qui rend la charge électrique neutre.
Ce qui différencie les atomes entre eux, c'est le nombre de protons que contient le noyau. Par contre, on peut avoir un nombre de neutrons différents pour un même élément : on parle alors d'isotopes. Par exemple, l'uranium, dont le noyau contient 92 protons, peut avoir 143 neutrons (uranium-235) ou 146 neutrons (uranium-238).
Qu'est-ce que la fission nucléaire ?
La fission nucléaire consiste à envoyer un neutron sur le noyau d'un atome (d'habitude de l'uranium ou du plutonium) pour le couper en deux. Le neutron, qui n'est pas chargé négativement, peut en effet pénétrer à l'intérieur de l'atome, alors qu'un proton serait repoussé immédiatement (car deux charges positives se repoussent).
Le noyau d'uranium absorbe d'abord le neutron, mais cette opération le rend très instable, et il se scinde en deux noyaux plus légers, en émettant quelques neutrons libres (2,4 en moyenne). Ces derniers viendront à leur tour cogner d'autres noyaux, alimentant ainsi la réaction en chaîne et libérant une énergie énorme (l'énergie dite de liaison des noyaux, considérable en raison de l'intensité de la force nucléaire, à l'échelle du noyau, en comparaison avec les autres forces fondamentales comme la force électromagnétique par exemple)
Quelles sont les conditions pour qu'il se produise une réaction en chaîne ?
Contrairement à ce que l'on pourrait penser, il ne faut pas que le neutron arrive trop vite sur le noyau. On doit donc d'abord les ralentir avec un "modérateur". Un des modérateurs les plus utilisés est l'eau, car les atomes d'hydrogène qu'elle contient freinent les neutrons.
De même, pour éviter que la réaction s'emballe, une fission doit donner lieu à une seule autre fission (les neutrons supplémentaires étant absorbés par les matériaux fertiles recouvrant les parois du réacteur). Enfin, une certaine quantité de combustible (environ 60 kg pour l'uranium-235) est nécessaire pour alimenter la réaction. Sinon, il n'y aura pas suffisamment de neutrons.
