Matière fertile

Matière fertile

Isotope fertile

Un isotope fertile est un isotope qui peut produire un isotope fissile suite à la capture d'un neutron.

Sommaire

Principaux éléments fertiles

Les élements fertiles que l'on trouve habituellement dans un réacteur nucléaire sont :

{}^{2}{}^{38}_{92}\mathrm{U} + {}^1_0\mathrm{n}\to {}^{2}{}^{39}_{92}\mathrm{U} \to {}^{2}{}^{39}_{94}\mathrm{Pu} + 2\;\mathrm{e}^- + 2\;\bar{\nu}_\mathrm{e}
  • l'uranium 234 qui capture un neutron puis se transforme en uranium 235 :
{}^{2}{}^{34}_{92}\mathrm{U} + {}^1_0\mathrm{n}\to {}^{2}{}^{35}_{92}\mathrm{U}
{}^{2}{}^{38}_{94}\mathrm{Pu} + {}^1_0\mathrm{n}\to {}^{2}{}^{39}_{94}\mathrm{Pu}
  • le plutonium 240 qui capture un neutron puis se transforme en plutonium 241 :
{}^{2}{}^{40}_{94}\mathrm{Pu} + {}^1_0\mathrm{n}\to {}^{2}{}^{41}_{94}\mathrm{Pu}
{}^{2}{}^{32}_{90}\mathrm{Th} + {}^1_0\mathrm{n}\to {}^{2}{}^{33}_{90}\mathrm{Th} \to {}^{2}{}^{33}_{92}\mathrm{U}+2\;\mathrm{e}^- + 2\;\bar{\nu}_\mathrm{e}

Mécanisme

Dans le cas de l'uranium 238, la transmutation aboutissant au plutonium 239 est assez complexe :

Tout d'abord, le noyau capture un neutron, donnant de l'uranium 239 :

{}^{2}{}^{38}_{92}\mathrm{U}+{}^1_0\mathrm{n}\to{}^{2}{}^{39}_{92}\mathrm{U}.

Celui-ci est un émetteur bêta, donnant du neptunium 239 :

{}^{2}{}^{39}_{92}\mathrm{U}\to{}^{2}{}^{39}_{93}\mathrm{Np}+\;\mathrm{e}^- + \;\bar{\nu}_\mathrm{e}.

Qui est lui même un émetteur bêta, donnant par desintégration le plutonium 239 :

{}^{2}{}^{39}_{93}\mathrm{Np}\to{}^{2}{}^{39}_{94}\mathrm{Pu}+\;\mathrm{e}^- + \;\bar{\nu}_\mathrm{e}.

Application

Deux isotopes fertiles sont présents dans la nature : le thorium 232 et l'uranium 238. Le thorium 232 n'a fait l'objet que de réalisations expérimentales, le principal obstacle est le faible nombre de neutrons émis lors de la fission de l'uranium 233.

L'uranium 238 a fait l'objet d'un grand nombre de réalisations. C'est la seule voie d'accès au plutonium 239.

Voir aussi

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