Uranium 235

isotope de l'uranium
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Uranium 235
Description de cette image, également commentée ci-après
Galet d'uranium enrichi en 235U

table

Général
Nom Uranium 235
Symbole 235
92
U
143
Neutrons 143
Protons 92
Données physiques
Présence naturelle 0.7204(6) %[1]
Demi-vie 7,04(1) × 108 années[1]
Produit de désintégration 231Th
Masse atomique 235,0439281(12) u
Spin 7/2-
Excès d'énergie 40 918,8 ± 1,1 keV[1]
Énergie de liaison par nucléon 7 590,915 ± 0,005 keV[1]
Production radiogénique
Isotope parent Désintégration Demi-vie
235
91
Pa
β 24,4(2) min
235
93
Np
ε, β+ 396,1 ± 1,2 jours
239
94
Pu
α 24 110(30) ans
Désintégration radioactive
Désintégration Produit Énergie (MeV)
α 231
90
Th
4,67826[2]

L’uranium 235, noté 235U, est l'isotope de l'uranium dont le nombre de masse est égal à 235 : son noyau atomique compte 92 protons et 143 neutrons avec un spin 7/2- pour une masse atomique de 235,043 93 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 40 918,8 ± 1,1 keV, et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 7 590,92 keV[1]. Son abondance naturelle est de 0,7204 %, l'uranium naturel étant constitué à 99,2742 % d'uranium 238 et d'une infime partie (0,0055 %) d'uranium 234.

Un gramme d'uranium 235 présente une radioactivité de 79,96 kBq. Un kilogramme d'isotope 235U pur est le siège de 0,16 fission spontanée par seconde.

Sa chaîne de désintégration appartient à la famille 4n + 3 (235U et 239Pu). Il se désintègre spontanément en thorium 231 par radioactivité α avec une période radioactive de 703,8 millions d'années, et une énergie de désintégration de 4,679 MeV. Il connaît également d'autres modes de désintégration, notamment la fission spontanée et la radioactivité de clusters[3]. L'énergie libérée par la fission d'un atome d'uranium 235 est de 202,8 MeV = 3,248 9 × 10−11 J, soit 19,57 TJ/mol = 83,24 TJ/kg[4].

C'est un isotope fissile, car il se désintègre également sous l'effet d'un neutron thermique incident émis, par exemple, lors d'une fission spontanée, émettant à son tour, avec les produits de fission, plusieurs autres neutrons susceptibles chacun de provoquer la fission d'autres noyaux d'uranium 235 : c'est ce qu'on appelle une réaction en chaîne. Celle-ci ne s'observe qu'une fois atteinte la masse critique de matériau fissile, laquelle dépend notamment de la concentration de l'isotope fissile, et donc ici du degré d'enrichissement de l'uranium en isotope 235U. La masse critique peut être abaissée — ou la concentration d'isotope fissile réduite — si les neutrons sont modérés, car la probabilité de fission est plus élevée avec les neutrons thermiques : environ 1 000 barns, contre à peine 1 b pour les neutrons rapides.

Si les bombes nucléaires les plus performantes sont généralement réalisées en plutonium 239 (qui est un matériau fissile un peu plus énergétique), les premières l'ont été en uranium 235, ce qui nécessitait des enrichissements à au moins 85 % d'isotope 235U. Il demeure néanmoins possible de construire des bombes avec de l'uranium enrichi à seulement 20 % moyennant une masse critique plus élevée ou le recours à des technologies pointues mettant en œuvre des réflecteurs de neutrons.

Chaîne de désintégration naturelleModifier

 
 

L'uranium 235 connaît également d'autres modes de désintégration, mais beaucoup plus rares (bien inférieur à 0,1% des cas)[2].

Rendement Nucléide Commentaire
100,276 % 207Pb
8,9 × 10−8 % 205Tl Par fission 223Ra ⟶ 14C + 209Pb, puis décroissance du plomb
8,0 × 10−10 % 206Pb Par fission 235U ⟶ 25Ne + 210Pb, puis décroissance du plomb
9,9 × 10−13 % 208Pb Par fission 231Pa ⟶ 23F + 208Pb

Utilisation dans les centrales nucléairesModifier

Isotope fissile, l'uranium 235 est le combustible primaire de la plupart des réacteurs nucléaires.

Notes et référencesModifier

  1. a b c d et e (en) « Live Chart of Nuclides: 235
    92
    U
    143
     »
    , sur https://www-nds.iaea.org/, AIEA, (consulté le )
    .
  2. a et b (en) « Isotopes of Uranium: 235U », sur https://periodictable.com/ (consulté le ).
  3. L'uranium 235 émet des noyaux de néon 20
    10
    Ne
    et 25
    10
    Ne
    et de magnésium 28
    12
    Mg
    à raison respectivement de 8 × 10−12 et 1,8 × 10−12 pour chaque désintégration α.
  4. (en) « Table of Physical and Chemical Constants, Sec 4.7.1: Nuclear Fission », Kaye & Laby Online

Voir aussiModifier

Articles connexesModifier

Liens externesModifier


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