Comment la fission de l'uranium 235 et la réaction en chaîne produisent l'énergie d'une bombe atomique

Cette vidéo explique le mécanisme de la fission nucléaire et la notion de masse critique nécessaire pour déclencher une réaction en chaîne. Le processus commence lorsqu'un neutron lent est absorbé par un noyau d'uranium 235, instable et prêt à se briser. Cette absorption libère une énergie suffisante pour scinder le noyau en deux atomes plus légers, tout en éjectant 2 à 3 nouveaux neutrons. La masse perdue lors de cette transformation se convertit en énergie pure selon la formule E=mc², libérant environ 200 mégaélectronvolts par atome.

Pour que l'explosion soit dévastatrice, il faut que ces neutrons éjectés en percutent d'autres noyaux, créant une réaction exponentielle. Cependant, les neutrons peuvent s'échapper sans interagir. Pour garantir la propagation, on utilise la masse critique : la quantité minimale de matière fissile requise pour que la probabilité d'impact soit suffisante. Pour l'uranium 235 pur, cette masse est de 48 kg. Des techniques comme l'implosion (utilisée à Nagasaki) ou l'ajout de réflecteurs permettent de réduire cette masse nécessaire en concentrant la densité ou en redirigeant les neutrons vers le centre.

Exemple : Lors de la bombe d'Hiroshima, la masse totale était d'environ 64 kg, mais l'uranium était purifié à seulement 80 %. Cela illustre que la masse critique dépend de la pureté et de la configuration physique de la matière.