Isotope fissile

Un isotope fissile est un élément chimique dont le noyau atomique 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, peut renvoyer soit à des isotopes fissiles, soit à des isotopes susceptibles de fissionner uniquement sous l'effet d'un bombardement de neutrons rapides à l'exclusion des neutrons thermiques, soit à des isotopes susceptibles de fissionner par des neutrons rapides.

Un isotope est dit fissile si son noyau atomique 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).

Un isotope « fissible » est, selon les sources :

• soit simplement un isotope fissile^[2] ;
• soit un isotope avec lequel il est possible d'obtenir une réaction en chaîne par des neutrons rapides (selon cette définition, l'uranium 238 n'est pas fissible mais le plutonium 240 l'est)^[3] ;
• soit un isotope susceptible de fissionner sous l'effet d'un bombardement de neutrons rapides^[4].

Les principaux isotopes fissiles avec un neutron thermique sont^[5] :

• protactinium : 230
  91Pa ;
• thorium : 227
  90Th ;
• uranium : 231
  92U, 232
  92U, 233
  92U et 235
  92U ;
• neptunium : 236m
  93Np et 238
  93Np ;
• plutonium : 236
  94Pu, 237
  94Pu, 239
  94Pu, 241
  94Pu et 243
  94Pu ;
• américium : 241
  95Am, 242m
  95Am, 242
  95Am et 244
  95Am ;
• curium : 242
  96Cm, 243
  96Cm, 245
  96Cm et 247
  96Cm ;
• californium : 249
  97Cf et 251
  97Cf.

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

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

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.

• Isotope fissible
• Isotope fertile

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