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Concept
Uranium 235
Résumé
L’uranium 235, noté U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 235 : son noyau atomique compte et avec un spin 7/2- pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de , et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Son abondance naturelle est de 0,7204 %, l'uranium naturel étant constitué à 99,2742 % d'uranium 238 et d'une infime partie (0,0055 %) d'uranium 234.
Un gramme d'uranium 235 présente une radioactivité de . Un kilogramme d'isotope U pur est le siège de par seconde.
Sa chaîne de désintégration appartient à la famille (U et Pu). Il se désintègre spontanément en par avec une période radioactive de d'années, et une énergie de désintégration de . Il connaît également d'autres modes de désintégration, notamment la fission spontanée et la radioactivité de clusters. L'énergie libérée par la fission d'un atome d' est de , soit .
C'est un isotope fissile, car il se désintègre également sous l'effet d'un neutron thermique incident émis, par exemple, lors d'une fission spontanée, émettant à son tour, avec les produits de fission, plusieurs autres neutrons susceptibles chacun de provoquer la fission d'autres noyaux d' : c'est ce qu'on appelle une réaction en chaîne. Celle-ci ne s'observe qu'une fois atteinte la masse critique de matériau fissile, laquelle dépend notamment de la concentration de l'isotope fissile, et donc ici du degré d'enrichissement de l'uranium en isotope U. La masse critique peut être abaissée — ou la concentration d'isotope fissile réduite — si les neutrons sont modérés, car la probabilité de fission est plus élevée avec les neutrons thermiques : environ , contre à peine pour les neutrons rapides.
Si les bombes nucléaires les plus performantes sont généralement réalisées en (qui est un matériau fissile un peu plus énergétique), les premières l'ont été en , ce qui nécessitait des enrichissements à au moins 85 % d'isotope U. Il demeure néanmoins possible de construire des bombes avec de l'uranium enrichi à seulement 20 % moyennant une masse critique plus élevée ou le recours à des technologies pointues mettant en œuvre des réflecteurs de neutrons.
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