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La transmutation de la matière est la transformation d une substance en une autre En physique nucléaire la transmutation
Transmutation
La transmutation de la matière est la transformation d'une substance en une autre. En physique nucléaire, la transmutation (ou mue atomique) est la transformation d'un élément chimique en un autre par une modification de son noyau atomique. Elle est aussi appelée transmutation nucléaire.
Le terme est aussi utilisé en alchimie pour décrire l'hypothétique possibilité de transformer une substance en une autre, voire un Élément en un autre (l’eau, la terre, le feu et l’air).
Physique nucléaire
En physique nucléaire, la transmutation de l'isotope d'un élément en un autre peut, soit se produire naturellement au cours d'une chaîne de désintégration, ou bien être provoquée, par exemple dans un réacteur nucléaire et l'accélérateur de particules créé par John Cockcroft et Ernest Walton.
La transmutation naturelle de certains produits issus des réacteurs nucléaires est extrêmement lente : par exemple, le plutonium 239 se transforme très lentement en plomb à travers une chaîne de désintégration longue de plusieurs centaines de millions d'années. Autre exemple illustré par le schéma ci-contre : le cobalt 60 se désintègre en nickel 60 par une émission bêta, puis l’atome de nickel excité émet deux photons gamma.
En France, la loi Bataille du définit un axe de recherche, dont le pilotage a été confié au CEA, sur la transmutation des déchets à longue durée de vie issus des centrales nucléaires. On envisage d'utiliser la transmutation pour transformer des isotopes radioactifs à vie longue en isotopes à vie courte ou en isotopes stables en vue de réduire la radioactivité à long terme des déchets radioactifs.
Or selon le député Christian Bataille, « quand on envoie des neutrons sur une cible, il ne se produit jamais uniquement la réaction recherchée, et l'effet des réactions parasites peut parfois retirer tout l'intérêt de l'opération ». Selon les filières envisagées (réacteur sous-critique piloté par accélérateur, réacteur à neutrons rapides, etc.), le traitement des déchets par cette méthode peut s'avérer fortement consommateur d'énergie[évasif]. Il en résulte un très faible bilan énergétique de la production d'électricité associée à la transmutation des déchets.
De plus, la transmutation n'est susceptible de gérer qu'une partie des déchets (produits de fission à vie longue, actinides mineurs) et ne peut s'envisager pour les déchets dits de « moyenne activité et à vie longue » (MAVL) pour lesquels aucun mode de gestion n'existe actuellement.
En Europe, la transmutation fait partie des objectifs du projet de réacteur expérimental belge MYRRHA. C'était également le cas pour le projet de réacteur français ASTRID, abandonné en 2019.
Selon l'UARGA (Union d’Associations de Retraités et d’Anciens du Nucléaire), la thèse montrant qu'il est possible de transmuter certains radioéléments tels que l’américium dans des flux de neutrons rapides, fait malheureusement peu de cas des conditions nécessaires pour la mise en œuvre de ces procédés et de l’analyse des coûts/bénéfices qui en résultent.
D'autres solutions sont envisagées pour gérer les déchets radioactifs à vie longue, notamment le stockage en site géologique.
Alchimie
En alchimie, la transmutation de la matière désignait l'hypothétique possibilité de transformer une substance en une autre, voire un Élément en un autre (les Éléments sont l’eau, la terre, le feu et l’air). Les conditions pour que la transmutation ait lieu relèvent du Grand œuvre. Finalement, l'alchimiste était supposé obtenir la pierre philosophale, qui aurait permis de transformer des métaux peu précieux en or ou d'obtenir l'élixir de longue vie.
Les manipulations de transmutations des alchimistes reposaient sur les connaissances empiriques accumulées sur les propriétés de la matière, au fil des millénaires, par les Mésopotamiens, les Égyptiens, les Grecs et les Chinois, pour l’essentiel. Les connaissances qu’ils ont acquises et les découvertes qu’ils ont faites ont servi de terreau à l’émergence de la chimie, souvent par réfutation. Comme exemple de découverte on peut citer celle du phosphore par l’alchimiste hambourgeois Hennig Brandt, en 1669. Le plus bel exemple de réfutation est sans conteste celle du phlogistique qui amena Lavoisier à poser la conservation de la masse et à fonder la chimie sur un socle solide.
La première synthèse artificielle de l'or date de 1941 : elle consista à bombarder un à un des atomes de mercure avec des neutrons. Cependant, les isotopes d'or obtenus étaient tous radioactifs. Le coût de production étant bien plus élevé que le prix de l'or, cette méthode de production n'a aucun intérêt.
Corentin Louis Kervran s’est intéressé à des cas de transmutations biologiques.
Dans la fiction, la mythologie et la culture
La transmutation de la matière est un procédé représenté ou utilisé dans les récits mythologiques ou fictionnels qui mettent parfois en scène non seulement le passage d'une matière à une autre mais également la transformation du corps humain en une substance donnée en conservant parfois les caractéristiques d'un corps vivant.
Son usage à travers l'alchimie est une source d'inspiration de nombreuses œuvres de fiction à succès.
Personnages dotés d'un pouvoir de transmutation ou touchés par une transmutation
Mythologie grecque
- Midas
Récits bibliques
- Femme de Loth
Univers Marvel
- Chose
- Colossus
- Gargouille grise
Fullmetal Alchemist & Fullmetal Alchemist Brotherhood
- Edward Elric
- Alphonse Elric
- Scar
Notes et références
- Un pas sur le chemin de la transmutation CNRS 2005
- Transmutation des déchets radioactifs : une vraie solution ?, mai 2017
- (en) R. Sherr, K. T. Bainbridge et H. H. Anderson, « Transmutation of Mercury by Fast Neutrons », Physics Review, vol. 60, no 7, , p. 473-479 (DOI 10.1103/PhysRev.60.473, lire en ligne)
Annexes
Bibliographie
- (en) Vladimir I. Vysotskii, Alla A. Kornilova, Nuclear Transmutation Of Stable And Radioactive Isotopes In Biological Systems, Pentagon Press, 2009.
Liens externes
- Notices d'autorité :
- LCCN
- Israël
- Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :
- Britannica
- Transmutation des déchets radioactifs : une vraie solution ?,
- Avancées des recherches sur la séparation-transmutation et le multi-recyclage du plutonium dans les réacteurs à flux de neutrons rapides, CEA / DEN,
- La faisabilité scientifique de la transmutation des déchets à vie longue, rapport technique CEA / DEN, .
- « Gestion des combustibles irradiés », par Mary Byrd Davis, du cabinet Wise-Paris.
- Code ORILL : calcul 1D transmutation, burn-up, dosimétrie.
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Auteur: www.NiNa.Az
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La transmutation de la matiere est la transformation d une substance en une autre En physique nucleaire la transmutation ou mue atomique est la transformation d un element chimique en un autre par une modification de son noyau atomique Elle est aussi appelee transmutation nucleaire Le Soleil est un reacteur a fusion naturel qui transmute les elements legers en elements plus lourds grace a la nucleosynthese stellaire une forme de fusion nucleaire Le terme est aussi utilise en alchimie pour decrire l hypothetique possibilite de transformer une substance en une autre voire un Element en un autre l eau la terre le feu et l air Physique nucleaireUne partie d une chaine de desintegration En physique nucleaire la transmutation de l isotope d un element en un autre peut soit se produire naturellement au cours d une chaine de desintegration ou bien etre provoquee par exemple dans un reacteur nucleaire et l accelerateur de particules cree par John Cockcroft et Ernest Walton Representation des etapes de la transmutation d un isotope radioactif le cobalt 60 La transmutation naturelle de certains produits issus des reacteurs nucleaires est extremement lente par exemple le plutonium 239 se transforme tres lentement en plomb a travers une chaine de desintegration longue de plusieurs centaines de millions d annees Autre exemple illustre par le schema ci contre le cobalt 60 se desintegre en nickel 60 par une emission beta puis l atome de nickel excite emet deux photons gamma En France la loi Bataille du 30 decembre 1991 definit un axe de recherche dont le pilotage a ete confie au CEA sur la transmutation des dechets a longue duree de vie issus des centrales nucleaires On envisage d utiliser la transmutation pour transformer des isotopes radioactifs a vie longue en isotopes a vie courte ou en isotopes stables en vue de reduire la radioactivite a long terme des dechets radioactifs Or selon le depute Christian Bataille quand on envoie des neutrons sur une cible il ne se produit jamais uniquement la reaction recherchee et l effet des reactions parasites peut parfois retirer tout l interet de l operation Selon les filieres envisagees reacteur sous critique pilote par accelerateur reacteur a neutrons rapides etc le traitement des dechets par cette methode peut s averer fortement consommateur d energie evasif Il en resulte un tres faible bilan energetique de la production d electricite associee a la transmutation des dechets De plus la transmutation n est susceptible de gerer qu une partie des dechets produits de fission a vie longue actinides mineurs et ne peut s envisager pour les dechets dits de moyenne activite et a vie longue MAVL pour lesquels aucun mode de gestion n existe actuellement En Europe la transmutation fait partie des objectifs du projet de reacteur experimental belge MYRRHA C etait egalement le cas pour le projet de reacteur francais ASTRID abandonne en 2019 Selon l UARGA Union d Associations de Retraites et d Anciens du Nucleaire la these montrant qu il est possible de transmuter certains radioelements tels que l americium dans des flux de neutrons rapides fait malheureusement peu de cas des conditions necessaires pour la mise en œuvre de ces procedes et de l analyse des couts benefices qui en resultent D autres solutions sont envisagees pour gerer les dechets radioactifs a vie longue notamment le stockage en site geologique AlchimieEn alchimie la transmutation de la matiere designait l hypothetique possibilite de transformer une substance en une autre voire un Element en un autre les Elements sont l eau la terre le feu et l air Les conditions pour que la transmutation ait lieu relevent du Grand œuvre Finalement l alchimiste etait suppose obtenir la pierre philosophale qui aurait permis de transformer des metaux peu precieux en or ou d obtenir l elixir de longue vie Les manipulations de transmutations des alchimistes reposaient sur les connaissances empiriques accumulees sur les proprietes de la matiere au fil des millenaires par les Mesopotamiens les Egyptiens les Grecs et les Chinois pour l essentiel Les connaissances qu ils ont acquises et les decouvertes qu ils ont faites ont servi de terreau a l emergence de la chimie souvent par refutation Comme exemple de decouverte on peut citer celle du phosphore par l alchimiste hambourgeois Hennig Brandt en 1669 Le plus bel exemple de refutation est sans conteste celle du phlogistique qui amena Lavoisier a poser la conservation de la masse et a fonder la chimie sur un socle solide La premiere synthese artificielle de l or date de 1941 elle consista a bombarder un a un des atomes de mercure avec des neutrons Cependant les isotopes d or obtenus etaient tous radioactifs Le cout de production etant bien plus eleve que le prix de l or cette methode de production n a aucun interet Corentin Louis Kervran s est interesse a des cas de transmutations biologiques Dans la fiction la mythologie et la cultureLa transmutation de la matiere est un procede represente ou utilise dans les recits mythologiques ou fictionnels qui mettent parfois en scene non seulement le passage d une matiere a une autre mais egalement la transformation du corps humain en une substance donnee en conservant parfois les caracteristiques d un corps vivant Son usage a travers l alchimie est une source d inspiration de nombreuses œuvres de fiction a succes Article connexe Alchimie L alchimie dans la culture populaire Personnages dotes d un pouvoir de transmutation ou touches par une transmutation Mythologie grecque Midas Recits bibliques Femme de Loth Univers Marvel Chose Colossus Gargouille grise Fullmetal Alchemist amp Fullmetal Alchemist Brotherhood Edward Elric Alphonse Elric ScarNotes et referencesUn pas sur le chemin de la transmutation CNRS 2005 Transmutation des dechets radioactifs une vraie solution mai 2017 en R Sherr K T Bainbridge et H H Anderson Transmutation of Mercury by Fast Neutrons Physics Review vol 60 no 7 1941 p 473 479 DOI 10 1103 PhysRev 60 473 lire 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