Dans le projet Manhattan les premiers piles atomiques sont modérées au graphite. ( l'utilisation du mot pile venant de empilements des blocs de graphite, et non de pile électrique comme la pile de Volta)
Mais dans ce que je lis il est toujours posé pour acquis que le graphite est un modérateur utilisable pour les réactions nucléaires. Or je me demande comme cela à t'il pu être trouvé. Mes différentes lectures ne m'ont pas fait tomber dessus. Et Google ne me réponds pas bien.
J'ai donc demandé à
Chat GPT.
comment a t on découvert que le graphite est un modérateur de reaction nucléaire ?
ChatGPT
La découverte du graphite en tant que modérateur de réaction nucléaire est attribuée à l'équipe de recherche dirigée par le physicien italien Enrico Fermi dans les années 1930. En 1934, Fermi avait commencé à travailler sur la création d'une réaction en chaîne nucléaire, un processus où les neutrons émis lors de la fission nucléaire d'un noyau alimentent d'autres fissions en provoquant la libération de plus de neutrons.
Fermi et son équipe ont utilisé le graphite comme modérateur, un matériau capable de ralentir les neutrons rapidement émis lors de la fission. Le graphite a la propriété de ralentir les neutrons sans les absorber de manière significative, ce qui favorise la probabilité d'interaction des neutrons avec d'autres noyaux fissiles, contribuant ainsi à maintenir une réaction en chaîne.
En 1942, Fermi et son équipe ont réalisé la première réaction nucléaire contrôlée auto-entretenue à l'Université de Chicago, connue sous le nom de Chicago Pile-1. Ils ont démontré que le graphite pouvait être utilisé pour modérer les neutrons et maintenir une réaction nucléaire en chaîne contrôlée. Cette réalisation historique a ouvert la voie au développement ultérieur des réacteurs nucléaires.
User
est ce que cette decouverte a été faite par hasard ?
ChatGPT
La découverte du rôle du graphite en tant que modérateur de réaction nucléaire n'a pas été le fruit du hasard, mais plutôt le résultat d'une recherche intentionnelle menée par Enrico Fermi et son équipe. Dans les années 1930, Fermi avait pour objectif de comprendre et de contrôler les réactions nucléaires en chaîne, en particulier la fission nucléaire. Il cherchait à exploiter le potentiel de libération d'énergie associé à ces réactions.
Fermi avait une compréhension approfondie des propriétés des neutrons et du rôle des modérateurs dans le processus de fission nucléaire. Le choix du graphite comme modérateur n'était pas accidentel, mais basé sur des connaissances scientifiques préexistantes. Fermi et son équipe ont conçu des expériences délibérées pour étudier le comportement des neutrons dans différents matériaux, et ils ont choisi le graphite en raison de sa capacité à ralentir les neutrons sans les absorber de manière excessive.
Ainsi, bien que la découverte du graphite comme modérateur ait conduit à des avancées majeures, elle résultait d'une recherche planifiée et d'une compréhension approfondie des principes fondamentaux de la physique nucléaire à l'époque.
User
et pourquoi le graphite a il la capacité de ralentir les neutrons ?
ChatGPT
La capacité du graphite à ralentir les neutrons est liée à son interaction avec ces particules subatomiques. Lorsqu'un neutron rapide provenant d'une réaction nucléaire interagit avec les noyaux des atomes de graphite, il peut transférer une partie de son énergie cinétique aux noyaux du matériau.
Cette interaction se produit principalement par deux mécanismes : la diffusion élastique et la diffusion inélastique. Dans le cas de la diffusion élastique, le neutron conserve son énergie cinétique globale, mais sa direction change après l'interaction avec un noyau du graphite. Dans la diffusion inélastique, le neutron peut transférer une partie de son énergie au noyau, entraînant une excitation de ce dernier.
En ce qui concerne le ralentissement des neutrons, la diffusion élastique est particulièrement importante. Lorsqu'un neutron rapide perd de l'énergie cinétique au profit des noyaux de carbone présents dans le graphite, il se ralentit. Ce processus de ralentissement est crucial dans le contexte des réacteurs nucléaires, car des neutrons plus lents ont une probabilité plus élevée d'être capturés par des noyaux fissiles, favorisant ainsi la réaction en chaîne.
En résumé, la capacité du graphite à ralentir les neutrons repose sur la diffusion élastique et inélastique de ces particules lors de leur interaction avec les noyaux de carbone du matériau. C'est cette propriété qui en fait un choix efficace en tant que modérateur dans les réacteurs nucléaires.
User
est ce que Enrico Fermi a essayé d'autres matériaux que le graphite dans les années 1930 comme modérateur ?
ChatGPT
Oui, Enrico Fermi et son équipe ont expérimenté plusieurs matériaux comme modérateurs dans leurs recherches sur les réactions nucléaires dans les années 1930. En plus du graphite, ils ont étudié d'autres substances telles que l'eau légère (l'eau ordinaire composée d'atomes d'hydrogène et d'oxygène), le béryllium et le deutérium (un isotope lourd de l'hydrogène).
Chaque matériau a des propriétés différentes en ce qui concerne le ralentissement des neutrons. Par exemple, l'eau légère peut également servir de modérateur, bien qu'elle absorbe davantage de neutrons que le graphite. Le béryllium est un autre modérateur potentiel, mais il est moins couramment utilisé en raison de sa rareté et d'autres considérations pratiques.
Fermi et son équipe ont découvert que le graphite était particulièrement efficace en tant que modérateur, car il permettait de ralentir les neutrons tout en minimisant leur absorption. Cette découverte a joué un rôle essentiel dans le développement du premier réacteur nucléaire contrôlé, le Chicago Pile-1, en 1942.
User
est ce que Enrico Fermi et son laboratoire ont publié dans les annees 1930 au sujet du graphite comme modérateur ?
ChatGPT
Enrico Fermi et son équipe n'ont pas publié de manière explicite leurs découvertes sur le graphite comme modérateur dans les années 1930. Les travaux de Fermi sur la fission nucléaire et les réactions en chaîne nucléaires étaient en grande partie confidentiels à l'époque, en raison de l'importance potentielle de ces découvertes pour les applications militaires, en particulier en contexte de la Seconde Guerre mondiale.
Cependant, à partir de 1934, Fermi et son groupe ont mené des expériences cruciales pour comprendre et contrôler les réactions nucléaires. Les résultats de ces travaux ont finalement abouti à la création du premier réacteur nucléaire contrôlé, le Chicago Pile-1, en décembre 1942. L'annonce de cette réalisation a été faite de manière publique en 1943, après que le projet eut été déclassifié dans le cadre du Projet Manhattan, qui visait à développer la première bombe atomique.
Les détails spécifiques sur le choix du graphite en tant que modérateur n'ont été largement divulgués qu'après la guerre, lorsque des informations sur les projets nucléaires secrets ont été déclassifiées. Fermi a ensuite publié des articles et des ouvrages détaillant les aspects scientifiques de ses travaux, y compris le rôle du graphite dans la modération des neutrons.
User
les allemands en 1939 savaient ils que le graphite pouvait être utilisé en modérateurs ?
ChatGPT
Il existe des indications que les scientifiques allemands étaient au courant des propriétés du graphite en tant que modérateur de neutrons. Cependant, la compréhension complète de l'importance du graphite dans le contexte des réacteurs nucléaires contrôlés a pris du temps pour être développée, et il semble que les Allemands n'aient pas pleinement exploité cette connaissance pendant la Seconde Guerre mondiale.
Le physicien allemand Kurt Diebner, qui travaillait sur le programme nucléaire allemand, avait une certaine connaissance des propriétés de modération des neutrons par le graphite. Cependant, en raison de diverses raisons, y compris des décisions stratégiques, des difficultés techniques et des ressources limitées, le programme nucléaire allemand n'a pas réussi à développer une bombe atomique pendant la guerre.
Contrairement aux Alliés, les scientifiques allemands n'ont pas réalisé de réacteur nucléaire opérationnel pendant la guerre. Ainsi, bien que certains chercheurs allemands aient eu une compréhension partielle des modérateurs de neutrons, ils n'ont pas atteint les mêmes avancées que le projet Manhattan dirigé par les Alliés, où le rôle du graphite en tant que modérateur a été pleinement exploité dans la construction du Chicago Pile-1 en 1942.
User
Est ce que la raison était possiblement que les allemands avaient un graphite pas assez purifié , par exemple avec des impuretés comprenant du Bore ?
ChatGPT
Il est difficile de fournir des détails spécifiques sur les raisons pour lesquelles le programme nucléaire allemand n'a pas réussi à développer une bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale. Cependant, des facteurs tels que des problèmes techniques, des choix stratégiques, des ressources limitées et des difficultés logistiques ont tous joué un rôle.
En ce qui concerne la qualité du graphite, il est vrai que la pureté du matériau utilisé dans un réacteur nucléaire peut avoir un impact sur son efficacité en tant que modérateur. Des impuretés, telles que le bore, peuvent affecter la capacité du graphite à ralentir efficacement les neutrons. Le bore, en particulier, est connu pour absorber les neutrons, ce qui pourrait contrecarrer les effets souhaités de la modération.
Cependant, il est important de noter que même si la qualité du graphite joue un rôle, d'autres facteurs tels que la conception du réacteur, la connaissance des principes de la fission nucléaire, et la capacité à résoudre des problèmes complexes étaient également cruciaux. Les détails exacts sur les matériaux utilisés par les Allemands et les défis spécifiques rencontrés dans leur programme nucléaire pendant la guerre ne sont pas entièrement documentés. Les informations à ce sujet peuvent être limitées en raison de la nature secrète des projets nucléaires de l'époque.
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Bon, ben bravo à Enrico Fermi, j' ai beau avoir fait des études de physique j'aurais pas deviné ça tout seul.
Et Fermi n' a pas fait la découverte fortuitement comme cela a été le cas par exemple quand Henri Becquerel à découvert par hasard que le sel d’uranium marque la plaque photographique au fond d’un tiroir !