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Pourquoi l'uranium et le plutonium semblent-ils être les éléments les plus couramment utilisés dans l'énergie et l'armement nucléaires ? Qu'est-ce qui les rend si différents des autres éléments ? En guise de suivi, qu'est-ce qui rend quelque chose un matériau « de qualité militaire » ? S'il vous plaît, expliquez-moi comme si j'avais cinq ans.
gpt
La fission est ce qui se produit lorsqu'un neutron frappe un noyau et que ce noyau se brise en libérant deux fragments plus petits, un tas de neutrons de plus et un tas d'énergie (ce qui rend la fission utile dans la puissance et les bombes). Cependant, la fission n'est pas la seule chose qui peut se produire, par exemple le neutron peut être absorbé (c'est ainsi que le plutonium 239 - le type qui explose - est fabriqué à partir d'uranium 238). Lequel de ces événements est le plus susceptible de se produire dépend du type de noyau et de l'énergie du neutron. Pour qu'une réaction de fission soit auto-entretenue, vous voulez qu'au moins un des neutrons produits provoque une autre réaction de fission. La matière est alors dite fissile. Cela n'arrive que pour les nucléides lourds (numéro atomique supérieur à 90) et de nombre de masse impair. Il y a probablement environ 33 éléments fissiles. Parmi ceux-ci, seuls 13 environ ont des demi-vies suffisamment longues pour une utilisation pratique (une autre exigence pour le combustible nucléaire ou les armes) et un seul est d'origine naturelle - c'est l'uranium 235 qui est le plus utilisé dans les centrales nucléaires. L'uranium 238 (alias uranium appauvri - ce n'est pas fissile) peut être converti en plutonium 239 (qui est fissile et le principal ingrédient des armes nucléaires). Le thorium 232 (qui se produit naturellement en grandes quantités) peut être converti en uranium 233 (qui est fissile) - cela a été proposé comme une forme « plus sûre » d'énergie nucléaire. Ces deux conversions se produisent en bombardant les éléments parents avec des neutrons. L'uranium de qualité militaire fait référence à un matériau contenant plus de 93 % d'uranium 235 (bien qu'il soit théoriquement possible de construire une bombe à partir d'un matériau à des concentrations beaucoup plus faibles). Le plutonium de qualité militaire ne contient pas plus de 7 % de plutonium 240 , le reste étant du plutonium 239 . Il est aussi théoriquement possible de construire une bombe avec de plus faibles concentrations de plutonium 239 .