Dans le rayonnement naturel, les sous-produits sont très petits par rapport aux noyaux à partir desquels ils proviennent. La fission nucléaire divise un noyau en parties à peu près égales et la libération et les neutrons dans le processus. Si un autre noyau instable capture ces neutrons, ils peuvent fission et conduire à une réaction en chaîne. Le nombre moyen de neutrons libérés par noyau qui continue de fisser un autre noyau est appelé k. Les valeurs – – de k plus significative que 1 signifient que la réaction de fission libère plus de neutrons qu’elle ne absorbe et est appelée réaction en chaîne auto-entretenue. Une masse de matériau fissile suffisamment grand pour induire une réaction en chaîne autonome est appelée masse critique.

Lorsqu’un noyau approprié capture un neutron, la fission peut se produire immédiatement ou le noyau peut persister dans un état instable pour un court métrage. Supposons qu’il y ait suffisamment de décroissance immédiate pour poursuivre la réaction en chaîne. Dans ce cas, la masse est rapidement critique et la libération d’énergie augmentera rapidement et de manière incontrôlable, entraînant généralement une explosion.

Lorsqu’il est découvert à la veille de la Seconde Guerre mondiale, cette idée a conduit plusieurs pays à lancer des programmes sur la possibilité de construire un atomique. Cette arme utilise des réactions de fission pour générer beaucoup plus d’énergie que ce qui pourrait être créé avec un produit chimique. Le projet de Manhattan, géré par les États-Unis avec l’aide du Royaume-Uni et du Canada, a développé plusieurs armes de fission utilisées contre le Japon en 1945 à Hiroshima et Nagasaki. Pendant le projet, les premiers réacteurs de fission ont également été développés, bien qu’ils soient principalement destinés à fabriquer des armes et ne produisent pas.

Cependant, si la masse n’est critique que lorsque les neutrons retardés sont inclus, la réaction peut être contrôlée en introduisant ou en éliminant les absorbeurs de neutrons. C’est ce qui permet de construire des réacteurs nucléaires. Les neutrons rapides ne captent pas facilement les neutrons rapides; Ils doivent être ralentis, généralement par collision avec les noyaux d’un modérateur à neutrons, avant de pouvoir être facilement capturés. Aujourd’hui, ce type de fission est couramment utilisé pour produire de l’électricité.

La fusion nucléaire n’a été poursuivie pour la première fois qu’aux étapes théoriques pendant la Seconde Guerre mondiale lorsque des scientifiques du projet de Manhattan l’ont étudié pour construire une bombe. Le projet a abandonné la fusion après avoir conclu qu’il faudrait une réaction de fission à exploser. Ce n’est qu’en 1952 que la première bombe hydrogène complète à faire exploser, ce qui est celle-ci parce qu’elle a utilisé des réactions entre le deutérium et le tritium.
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