Grand oral du bac : Sciences et Techniques L'ÉNERGIE NUCLÉAIRE

« L'énergie nucléaire ' En 1917, en bombardant de l'uranium avec des neutrons, l'Allemand Otto Hahn (1879-1968) et l'Autrichienne Use Meitner (1878-1968) obtinrent la désintégration de son noyau.

Ils ont découvert en 1938, la fission nucléiaire avec Strassmann.

Le proton C'est le physicien britannique Ernest Rutherford (1871-193 7) -prix Nobel de chimie en 1908-qui, pressentant son existence, parvient à l'iso ler.

Avec le tube électronique, Rutherford découvrit des particules chargées positivement, de la masse d'un atome d'hydrogène, qu'il appela protons, d'après le mot grec signifiant «premier» puisque l'hydrogène était considéré comme l'atome pri­ mordial de l'univers.

À partir de 1907, Rutherford entreprit de son­ der plus avant la matière au moyen des lourdes particules que dégageait l'uranium radioactif, et qu'il accélérait dans un champ électrique afin de bombarder différents types de matière et de noter les résultats.

Ses mesures le persuadèrent que les divers atomes de la matière étaient constitués d'un centre massif et compact -le noyau-, qui avait la propriété d'infléchir la trajec­ toire des particules lourdes passant dans son voi­ sinage immédiat.

Assistant de Rutherford, en 1913, le Danois Niels Bohr (1885-1 962) intégra le résultat de ces expériences avec les équations de la théorie des quanta pour proposer un modèle théorique de l'atome au sein duquel un noyau massif, surtout constitué de protons de charge positive, était entouré d'un cortège de petits électrons de char­ ge négative en orbite autour du noyau.

Le neutron Cette architecture révolutionnaire, appelé modè­ le ou atome de Bohr, était encore imparfaite: en effet, Bohr imaginait qu'une partie des électrons Chercheurs autour du cyclotron de Berkeley, .....

en 1942.

Cet instrument circulaire permet d'accélérer des particules à très haute vitesse, pour obtenir des collisions et en étudier les effets.

Celui-ci permet aussi de produire le plutonium nécessaire à la fabrication de la bombe A.

C'est grâce aux travaux de l'Italien .....

Enrico Fermi que le neutron est devenu l'élément essentiel des études nucléaires et des techniques de fission.

Fermi a joué un rôle majeur dans le projet américain Manhattan qui aboutit à la mise au point des armes nucléaires.

siégeaient dans le noyau, amalgamés avec les protons, et que seule la fraction restante des élec­ trons était en orbite à l'extérieur du noyau.

Entre 1930 et 1932 toutefois, ce modèle de l'atome fut remis en cause par la découverte d'une troisième particule par le physicien alle­ mand Walter Bothe (1891-1 957) et le physicien anglais James Chadwick (1891-1974).

Il s'agissait d'une particule massive comme le proton mais sans charge électrique: le neutron.

Intégrant cette nouvelle découverte, l'Allemand Werner Heisen­ berg (1901- 1976) conclut que les noyaux ato­ miques étaient composés d'un mélange de pro­ tons et de neutrons, les électrons se trouvant tous en dehors du noyau dans le cortège électro­ nique.

En 1943, il publie La physique du noyau nudéaire qui démontre cette idée.

Meitner et Hahn Non seulement le neutron permettait de donner un modèle satisfaisant de l'atome, affichant désormais trois types de particules, mais se révé­ lait très intéressant pour poursuivre le sondage de la structure intime de l'atome.

Petit, et surtout sans charge électrique, le neutron se révélait être un projectile idéal pour bombarder les atomes et obtenir de nouveaux résultats.

À Berlin, l'Allemand Otto Hahn (1879-1968) et l'Autrichienne Lise Meitner (1878-1968) tra­ vaillaient depuis 1917 dans le même sens.

Mais, en bombardant de l'uranium avec des neutrons ils obtinrent un noyau léger et non plus lourd comme ils s'y attendaient.

Lise Meitner suggéra qu'au lieu d'absorber un neutron et de devenir plus lourd, le noyau d'uranium s'était en fait scindé sous le choc en deux morceaux, libérant du barium : la fission nucléaire venait d'être découverte.

Il apparut rapidement que cette désintégration de l'uranium en deux moitiés libérait en outre deux à trois neutrons animés d'une grande vites­ se: ces derniers, en rencontrant d'autres noyaux d'uranium sur leur trajectoire étaient capables de les scinder à leur tour, générant d'autres neutrons et ainsi de suite.

On obtenait ainsi une réaction en chaîne, qui libérait une énergie impression­ nante.

Quelques grammes d'uranium pouvaient ainsi libérer par fission l'équivalent de plusieurs centaines de tonnes de trinitrotoluène (fN1).

L'Italien Enrico Fermi (1901-1954) observa que la plupart des atomes de la matière, bombardés par des neutrons, absorbaient ceux-ci dans leur noyau et se transformaient du coup en atomes plus lourds.

Fermi eut l'idée de bombarder l'ato-. »