Réaction de fission nucléaire (©Connaissance des Énergies)
Les éléments instables les plus lourds se distinguent par leur comportement lorsque les noyaux de leurs atomes capturent un neutron.
Un élément fissile peut subir une fission nucléaire lorsqu'il est frappé par un neutron de faible énergie, libérant ainsi de l'énergie. Un élément fertile ne peut pas directement subir de fission mais peut se transformer en un élément fissile lorsqu'il capture un neutron.
Fissile
Un élément est dit « fissile » lorsque son noyau a une probabilité importante de se fracturer en deux noyaux plus légers, dotés d’une énergie cinétique considérable se transformant en chaleur, avec émission de rayonnement et de 2 à 3 neutrons capables d’entretenir une réaction en chaîne.
Un seul élément fissile, l’uranium 235, subsiste à faible teneur (0,7%) dans l’uranium naturel présent dans la croûte terrestre. Après enrichissement de l’uranium naturel en isotope 235, c’est l’énergie de la fission de cet isotope qui est exploitée dans la majorité des près de 440 réacteurs électronucléaires en fonctionnement dans le monde.
Fertile
Un élément (plus stable) est dit « fertile » lorsque son noyau commence par absorber le neutron pour donner un noyau plus lourd, lui aussi instable et qui est fissile.
Deux éléments fertiles existent en abondance dans l’écorce terrestre, l’uranium 238 (99,3% de l’uranium naturel) et le thorium 232. La fertilisation de leur noyau par un neutron rapide les transforme en isotopes fissiles, respectivement le plutonium 239 et l’uranium 233.
La fission du plutonium 239, produisant environ 3 neutrons pour 1 absorbé, est apte non seulement à entretenir la réaction en chaîne, mais aussi à le régénérer en fertilisant au moins un autre noyau d’uranium 238. C’est l’avenir de l’électronucléaire.
