De Einstein à ITER

De Einstein à ITER :
Bases scientifiques et technologiques de la fission et de la fusion
Chapitres :
A. Introduction
B. E = m·c²
C. Fission
D. Fusion
E. Tokamak
Sculpture à Berlin en l'honneur d'Albert Einstein
à l'occasion du centenaire de sa théorie de la relativité (2005)
K.H. Gobrecht, atelier UTD 2016/02/23 page 1/26

A. Introduction
Les Grecs ont imaginé que si l'on coupe en deux un objet, puis à
nouveau une de ses moitiés, et ceci suffisamment souvent, il arrive
un moment où il n'est plus possible de continuer à couper. On arrive
à la taille de l'atome (du grec : ατομος = "insécable").
Aujourd'hui nous savons qu'il suffit de couper env. 30 fois pour
arriver à la dimension de l'atome..(Ø 10-10 m = 1 Å).
Pourtant au début du 20e siècle, après la découverte de la
radioactivité, il devint évident que l'atome possède une structure :
il est constitué d'un noyau (du latin nucleus) dont la charge électro-
statique est positive, et autour duquel gravitent des électrons qui ont
une charge électrostatique négative. Le noyau concentre
pratiquement toute la masse de l'atome, alors qu'il est 100.000 fois
plus petit que l'atome lui-même.
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Pour illustrer ces dimensions imaginons
une épingle au centre d'un vélodrome.
La tête de l'épingle (Ø = 1 mm)
représente le noyau de l'atome, les
cyclistes représentent les électrons qui
tournent autour. Toute la masse de
l'atome est concentrée dans le noyau
(la tête de l'épingle). Les électrons
pèsent 2000 fois moins que le noyau.
On constate que la matière est
constituée essentiellement de vide.
Mais ce vide est rempli de champs
immatériels de toutes sortes. La lumière
visible ne peut pas entrer dans ce vide.
La stabilité de l'atome provient de l'attraction entre charges électro-
statiques de polarité opposée : les électrons e- et (dans le noyau) les
protons p+, qui s'attirent mutuellement.
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Le noyau de l'atome est lui-même composé de particules (appelées
nucléons) : les protons (chargés +) et les neutrons (pas de
charge électrostatique).
Le noyau de l'atome hydrogène (H) possède un proton et aucun
neutron, celui de l'uranium (U, le plus lourd des atomes naturels) est
constitué de 92 protons et 143 neutrons (quand on considère son
isotope U235). D'autres isotopes de l'uranium (U238 p.ex.) ont un
nombre différent de neutrons (ici 146). La somme des nucléons
représente la masse du noyau, appelée masse atomique. La masse
atomique de l'élément est donc différente d'un isotope à l'autre.
Dans le tableau périodique des éléments les atomes sont rangés
selon leur nombre de protons.
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