Histoire de la recherche et de la technologie sur la fission
Le terme fission a été utilisé pour la première fois par les physiciens Allemands Lise Meitner et Otto Frisch en 1939 pour décrire la désintégration d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers de taille à peu près égale. La conclusion qu’une réaction nucléaire aussi inhabituelle peut en fait se produire a été le point culminant d’un épisode vraiment dramatique dans l’histoire de la science, et il a déclenché une période d’enquête extrêmement intense et productive.,
L’histoire de la découverte de la fission nucléaire a réellement commencé avec la découverte du neutron en 1932 par James Chadwick en Angleterre. Peu de temps après, Enrico Fermi et ses associés en Italie ont entrepris une enquête approfondie sur les réactions nucléaires produites par le bombardement de divers éléments avec cette particule non chargée., En particulier, ces travailleurs ont observé (1934) qu’au moins quatre espèces radioactives différentes résultaient du bombardement d’uranium avec des neutrons lents. Ces espèces nouvellement découvertes émettaient des particules bêta et étaient considérées comme des isotopes d ‘ « éléments transuraniens” instables de numéros atomiques 93, 94 et peut-être plus élevés. Il y avait, bien sûr, un vif intérêt à examiner les propriétés de ces éléments, et de nombreux radiochimistes ont participé aux études., Les résultats de ces recherches, cependant, ont été extrêmement perplexes, et la confusion a persisté jusqu’en 1939, lorsque Otto Hahn et Fritz Strassmann en Allemagne, à la suite d’un indice fourni par Irène Joliot-Curie et Pavle Savić en France (1938), prouvé définitivement que les éléments dits transuraniques étaient en fait des radio-isotopes de baryum, de lanthane et,
Il avait été suggéré précédemment (notamment par la chimiste Allemande Ida Noddack en 1934) que des éléments plus légers pourraient être formés en bombardant des noyaux lourds avec des neutrons, mais l’idée n’a pas été sérieusement envisagée car elle impliquait un écart aussi large avec les vues acceptées de la physique nucléaire et n’était pas étayée par, Armés des résultats sans équivoque de Hahn et Strassmann, cependant, Meitner et Frisch ont invoqué le modèle de goutte liquide récemment formulé du noyau pour donner une interprétation théorique qualitative du processus de fission et ont attiré l’attention sur la grande libération d’énergie qui devrait l’accompagner. Cette réaction a été confirmée presque immédiatement dans des dizaines de laboratoires à travers le monde et, en un an, plus de 100 articles décrivant la plupart des caractéristiques importantes du processus ont été publiés., Ces expériences ont confirmé la formation de particules lourdes extrêmement énergétiques et étendu l’identification chimique des produits.
Les preuves chimiques qui ont été si essentielles pour mener Hahn et Strassmann à la découverte de la fission nucléaire ont été obtenues par l’application de techniques de transporteur et de traceur. Étant donné que des quantités invisibles d’espèces radioactives ont été formées, leur identité chimique a dû être déduite de la manière dont elles ont suivi les éléments porteurs connus, présents en quantité macroscopique, par diverses opérations chimiques., Des espèces radioactives connues ont également été ajoutées comme traceurs et leur comportement a été comparé à celui des espèces inconnues pour faciliter l’identification de ces dernières. Au fil des ans, ces techniques radiochimiques ont été utilisées pour isoler et identifier quelque 34 éléments du zinc (Numéro atomique 30) au gadolinium (numéro atomique 64) qui se forment sous forme de produits de fission. La large gamme de radioactivités produites par la fission fait de cette réaction une riche source de traceurs pour un usage chimique, biologique et industriel.,
bien que les premières expériences aient impliqué la fission de l’uranium ordinaire avec des neutrons lents, il a été rapidement établi que l’isotope rare uranium-235 était responsable de ce phénomène. L’isotope le plus abondant, l’uranium 238, ne pourrait subir de fission que par des neutrons rapides d’une énergie supérieure à 1 MeV. Les noyaux d’autres éléments lourds, tels que le thorium et le protactinium, se sont également révélés fissibles avec des neutrons rapides; et d’autres particules, telles que les protons rapides, les deutérons et les alphas, ainsi que les rayons gamma, se sont avérés efficaces pour induire la réaction.,
en 1939, Frédéric Joliot-Curie, Hans von Halban et Lew Kowarski ont découvert que plusieurs neutrons étaient émis lors de la fission de l’uranium 235, et cette découverte a conduit à la possibilité d’une réaction en chaîne auto-entretenue. Fermi et ses collègues ont reconnu l’énorme potentiel d’une telle réaction si elle pouvait être contrôlée. Sur Déc. 2, 1942, ils ont réussi à le faire, l’exploitation du premier réacteur nucléaire du monde. Connu sous le nom de « pile”, cet appareil consistait en un ensemble de blocs d’uranium et de graphite et a été construit sur le campus de l’Université de Chicago.,
le projet secret Manhattan, établi peu de temps après l’entrée des États-Unis dans la Seconde Guerre mondiale, a développé la bombe atomique. Une fois la guerre terminée, des efforts ont été déployés pour développer de nouveaux types de réacteurs pour la production d’électricité à grande échelle, donnant naissance à l’industrie nucléaire.