Questions sur la science, questions scientifiques

SCIENCES & TECHNIQUES : le nucléaire

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vendredi 2 octobre 2009

Le nucléaire ? Mais c’est quelque chose de très simple, d’un peu primitif même et, pour tout dire, d’assez barbare dans son principe comme dans ses applications.

Vous prenez un atome et vous frappez dessus jusqu’à ce qu’il casse. Les morceaux se trouvent alors comme projetés dans tout les sens dans un ensemble de mouvements rectilignes (en l’absence d’influences extérieures). Cet ensemble de mouvements, nous avons coutume de l’appeler "énergie". C’est ce qui reste d’une chose lorsqu’on l’a détruit.

D’où vient cette "énergie" ? Je ne saurais le dire avec exactitude, je n’ai point trouvé ce renseignement dans les livres. Tout ce que l’on sait – si j’ai bien lu les livres – c’est que les mouvements qui constituent cette énergie étaient dans l’atome, sous une forme ou une autre, et que maintenant qu’ils n’y sont plus ce qui reste de l’atome – les particules en mouvement – est moins massif que l’atome. Nous pouvons en déduire que ces mouvements, sous une forme ou une autre, constituaient une part de la masse de l’atome, le reste de cette masse demeurant dans les particules libérées [1].

Bon, j’ai dit que c’était simple, mais vous remarquerez quand même deux difficultés. La première, "comment obtenir l’atome ?", n’en est pas vraiment une, les êtres humains l’ont appris à l’aube de la civilisation lorsque le feu du ciel s’abattit sur eux et qu’ils apprirent à le maîtriser, à le domestiquer. Pour obtenir l’atome, il suffit de prendre une molécule et de taper dessus jusqu’à ce qu’elle casse. Les morceaux se trouvent alors comme projetés dans tout les sens dans un ensemble de mouvements rectilignes (en l’absence d’influences extérieures). Cet ensemble de mouvements, nous avons coutume de l’appeler "énergie". C’est ce qui reste d’une chose lorsqu’on l’a détruit.

Dans le feu que nous apporta le ciel lors de ses humeurs orageuse, la casse est auto-entretenue, les projectiles issue d’une première casse servent de marteaux pour casser d’autres molécules, et ainsi de suite. Il en est de même pour le nucléaire, plus exactement pour ce qu’on appelle "la réaction en chaîne" nucléaire, le feu des étoiles. Lorsque les hommes s’en aperçurent, ils trouvèrent cela si rigolo qu’ils continuent, depuis, de casser la matière en morceaux toujours de plus en plus petit, histoire de voir quel plus beau feu d’artifice ils pourraient en tirer un jour. Récemment ils ont même, à cet effet, construit un grand marteau sous la montagne, dans les environs de Genève, je crois.

Les travailleurs du grand marteau sous la montagne – on les appelle des scientifiques –, ils disent que les atomes sont maintenus "atomes" par des "forces" primordiales. Comment ils appellent cela, déjà ? Ah oui, des "forces fondamentales", c’est comme cela qu’ils disent. Pour ma part, d’après ce que j’ai lu dans les livres, dans quelques-uns de leurs livres, tout ce que l’on sait, tout ce que l’on peut déduire de toutes les observations faites jusqu’à aujourd’hui, c’est ce que j’ai partiellement dit plus haut, à savoir que ce qui s’échappe de l’atome – ou de la molécule – était essentiel à cet atome – ou à cette molécule –, qu’il en assurait la stabilité et l’existence même, ce qui phénoménalement apparaissait comme masse dans le cas de l’atome, comme affinités électriques et chimiques dans les deux cas.

Je parlais de deux difficultés. Vous avez compris comment résoudre la première : les atomes sont issues des molécules brisées. La seconde difficulté, c’est le marteau. Comment s’y prendre pour taper sur un atome ? oh ! mais c’est très simple cela aussi, les atomes eux-mêmes s’en chargent ! Tout comme l’agitation des molécules dans le feu du ciel s’entretient d’elle-même. C’est "la réaction en chaîne" de tout à l’heure, dont on a très bien su tirer parti dans la bombe atomique.

Nous avons donc obtenu de l’énergie, et nous nous en sommes servi pour raser des villes – et, accessoirement, quelques centaines de milliers de vies humaines –. Cela a été relativement facile. Il fut plus ardu de s’en servir pour allumer une ampoule… Ce problème fut toutefois résolu, sans beaucoup d’élégance. Il a fallu ralentir la réaction en chaîne pour empêcher l’explosion, puis capter la chaleur dégagée pour chauffer une chaudière générant de la vapeur, la dite vapeur allant faire tourner des turbines qui elles-mêmes entraînent des générateurs électriques qui mettent en mouvement des électrons sur des câbles métalliques qui, des centaines de kilomètres plus loin, aboutissent à l’ampoule.

Le rendement de l’ensemble est ridicule ; Je n’ai plus le chiffre en tête, mais sachant que la partie thermique du système ne peut avoir qu’un rendement de l’ordre de 30%, on imagine l’allure du rendement global ! Et l’on se demande comment il se fait qu’il existe des gens pour s’enorgueillir de telles "prouesses" techniques !

Un petit mot encore, pour clore ce petit rappel. Je viens d’exposer en trois mots la technique mis en œuvre par la filière nucléaire civile. Auparavant j’ai décrit celle mis en œuvre par la filière militaire. Mais il est possible d’observer entre ces deux filières un certain nombre de particules en mouvement. Leur agitation forme – surtout lorsque nous ne l’observons pas – d’autres filières, par exemple la filière franco-iranienne… [2]

[1(note ajoutée le 17 mai 2011) Toutefois, en relisant le cours de Feynmann sur l’électromagnétisme, il me revient à l’esprit que l’énergie libérée dans la fission de noyaux atomiques est aussi une énergie électrique : la force de répulsion entre des morceaux de noyaux chargés positivement.

[2(note ajoutée le 30 mars 2011) J’avais écris ce dernier paragraphe en ayant encore à l’esprit un ouvrage de Dominique Lorentz (auteure de Une guerre et de Affaires atomiques). Cette filière-là n’est peut-être plus d’actualité depuis longtemps, mais, quoi qu’il en soit, nous avons aujourd’hui d’autres raisons de penser qu’il n’y a pas à faire de distinction entre le nucléaire civil et le nucléaire militaire. Il nous faudrait faire de considérables progrès dans notre compréhension de la matière avant de pouvoir jouer avec l’atome sans courir un immense danger : celui de notre disparition pure et simple  !

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