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Concept
Isotope fertile
Résumé
Un isotope fertile est un isotope qui peut produire un isotope fissile à la suite de la capture d'un neutron, directement, ou après une désintégration bêta.
Les deux isotopes fertiles présents dans la nature, que l'on peut utiliser dans un réacteur nucléaire, sont le thorium 232 et l'uranium 238.
L'isotope fertile le plus connu est l'isotope majoritaire de l'uranium, l'U238, qui représente 99.3% en masse de l'uranium naturel. Du fait de son mélange avec le nucléide fissile U235, ce nucléide a contribué dès les premiers réacteurs nucléaires à produire du plutonium. En réacteur, l'uranium 238 qui capture un neutron se transforme instantanément en uranium 239 instable, lequel se transforme en plutonium 239 par deux désintégrations β :
⟶ ⟶ + 2 e + 2 .
C'est cette formation du plutonium à partir de l'uranium 238 qui a été utilisée dans le premier réacteur nucléaire industriel pour produire du plutonium, utilisé dans la dernière bombe atomique opérationnelle Fat Man larguée sur Nagasaki.
Le cycle U238-Pu a ensuite été utilisé dans des surgénérateurs, en particulier en France dans le projet Phénix. Un surgénérateur était en cours de construction en Italie en 1997, mais a été suspendu avec le moratoire italien sur le nucléaire.
L'autre isotope naturel fertile est le thorium 232, unique isotope naturel du thorium. Il est plus abondant dans la croûte terrestre que l'uranium. Il capture un neutron puis se transforme en thorium 233, lequel se transforme en uranium 233 par deux désintégrations β :
⟶ ⟶ + 2 e + 2 .
Ces deux éléments peuvent être utilisés pour la production d'énergie nucléaire, dans des réacteurs spécialement adaptés pour la surgénération.
L'uranium 238 a fait l'objet d'un grand nombre de réalisations. C'est la seule voie d'accès au plutonium 239.
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.
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