Isotope fissile

Un isotope est dit fissile si son noyau peut subir une fission nucléaire sous l'effet d'un bombardement par des neutrons thermiques ou rapides. Le seul isotope fissile naturel par des neutrons thermiques est l'uranium 235, les autres étant produits artificiellement. Le terme « fissible », à l'emploi moins répandu, renvoie à des isotopes susceptibles de fissionner uniquement sous l'effet d'un bombardement de neutrons rapides.

Définition

Un isotope est dit fissile si son noyau peut subir une fission nucléaire sous l'effet d'un bombardement par des neutrons thermiques ou rapides[1]. Le seul isotope fissile naturel par des neutrons thermiques est l'uranium 235, les autres étant produits artificiellement (voir liste ci-dessous). Le terme « fissible », à l'emploi moins répandu, renvoie à des isotopes susceptibles de fissionner uniquement sous l'effet d'un bombardement de neutrons rapides[2].

Principaux isotopes fissiles

Les principaux isotopes fissiles avec un neutron thermique sont[3] :

Lorsque les neutrons sont rapides, d'autres noyaux peuvent fissionner.

Production

Seul l'uranium 235 se trouve dans la nature, et constitue de ce fait le point d'entrée du cycle du combustible nucléaire : les autres isotopes sont obtenus par transmutation d'isotope fertile. Ils ne sont pas tous exploitables de manière industrielle.

  • 233
    92    U     est produit par le cycle du thorium, dont il constitue l'élément fissile.
  • 239
    94    Pu     et 241
    94    Pu     sont produits dans le cycle du plutonium : ils participent à la production d'énergie à partir de l'uranium, mais peuvent également servir de combustibles dans les cycles surgénérateurs. Ces deux isotopes sont des constituants du plutonium qui peut être récupéré par retraitement nucléaire. La demi-vie de 241
    94    Pu    , qui n'est que de 14,3 ans, le rend difficilement exploitable de manière autonome.
  • 241
    95    Am     fait également partie du cycle du plutonium ; mais sa demi-vie de 432 ans le rend très radioactif et difficilement exploitable industriellement.
  • Le 227
    90    Th     a une période de 18,5 jours, le 238
    93    Np     a une demi-vie de 2,11 jours, le 243
    94    Pu     une demi-vie de moins de cinq heures, 242
    95    Am     de 16 h et 244
    95    Am     de 10 h : ces demi-vies très faibles les rendent en pratique impropres à un quelconque usage technique.
  • Les isotopes 249
    98    Cf     et 251
    98    Cf     ne sont pas commodément productibles en quantité significative.
  • Parmi les isotopes du curium (qui appartiennent tous au cycle du plutonium), seul le 245
    96    Cm     a une demi-vie suffisante pour une éventuelle exploitation technique.

Emploi

Dans les filières industrielles actuelles, l'uranium 235 et les isotopes 239Pu et 241Pu du plutonium servent à un usage civil (combustible dans les réacteurs nucléaires) ou militaire (bombe A).

L'uranium 233 est aussi utilisé dans le cycle du thorium, mais de manière plus confidentielle, principalement pour le programme nucléaire de l'Inde.

Voir aussi

Notes et références
  1. « Fissile ou fertile... », Les bases de la radioactivité, sur IRSN (consulté le ).
  2. (en) Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport (note technique), IRSN (no C4/TMR2001/200-1), , 67 p. (lire en ligne [PDF]), p. 9.
  3. « Les noyaux fissiles », sur laradioactivité.com, CNRS (consulté le ).
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