Le physicien nucléaire étudie la nature, la structure, la force, le comportement et les phénomènes physiques du noyau atomique (principal constituant de l’atome). Il est le spécialiste de deux des quatre interactions fondamentales de la nature : les interactions forte et faible (les deux autres étant les interactions électromagnétique et gravitationnelle). L’interaction forte maintient la cohésion des nucléons (protons et neutrons) au sein du noyau. L’interaction faible est responsable de la désintégration radioactive des particules subatomiques, à l’origine de la fusion nucléaire dans les étoiles par exemple.
Ce scientifique peut analyser la structure nucléaire et chercher à comprendre comment les nucléons (protons et neutrons) interagissent pour former le noyau de l’atome. Il peut aussi se spécialiser dans les mécanismes de réactions et décrire les différentes façons qu’ont les noyaux d’interagir. Une réaction est dite nucléaire lorsqu’il y a une modification de l’état quantique d’un ou plusieurs noyaux. Il en existe plusieurs types : fission (un noyau lourd se brise en plusieurs fragments), fusion (plusieurs noyaux légers fusionnent), radioactivité (un noyau émet une ou plusieurs particules spontanément), spallation (des particules envoyées sur le noyau en expulsent un ou plusieurs nucléons), multifragmentation (décomposition d’un noyau en plus de deux noyaux), etc. Le physicien nucléaire peut aussi se spécialiser dans les aspects interdisciplinaires qui explorent les corrélations entre la physique nucléaire et d’autres sciences fondamentales comme l’astrophysique, la physique des particules, la physique atomique, etc.
Le physicien nucléaire peut se pencher sur les applications pratiques de sa discipline, les plus connues étant la production d’énergie (civile et militaire) et la médecine. L’énergie nécessaire à la cohésion du noyau est colossale et il est possible de l’exploiter, soit de façon incontrôlée (armement nucléaire comme la bombe atomique et la bombe H), soit de façon contrôlée (énergie nucléaire mise en œuvre dans les centrales de production d’électricité, porte-avions, sous-marins et engins spatiaux à propulsion nucléaire). La médecine nucléaire repose sur l’utilisation de sources radioactives et de l’interaction de molécules contenant des isotopes radioactifs avec les tissus humains. Les innovations dans ce domaine sont à l’origine de méthodes de diagnostic ou de thérapie par radiations (radiothérapie, radiodiagnostic, radiologie, imagerie par résonance magnétique nucléaire - IRM). La physique nucléaire appliquée permet aussi de développer des méthodes de protection contre les radiations (radioprotection), des appareils d’analyse et d’enregistrement des effets des particules énergétiques et des radiations, mais aussi des applications moins connues comme en archéologie (datation radiométrique comme le carbone 14), en agroalimentaire (irradiation des aliments), en techniques de contrôle non destructif des matériaux (par exemple dans l’industrie aéronautique).
Mme Sophie Pedoux, Physicienne nucléaire, Docteur en Sciences et attachée (experte technique) au SPF Économie Lire l'interview
Compétences & actions
- Posséder des connaissances pointues en sciences physiques et mathématiques ainsi que de bonnes notions de chimie et de biologie
- Lire et parler l’anglais et éventuellement d’autres langues étrangères
- Maîtriser les lois de la physique et les formules de mécanique quantique
- Émettre des hypothèses, les formuler sous forme d’équations et résoudre des problèmes
- Utiliser des logiciels de modélisation informatique et de simulation numérique
- Réaliser, reproduire et analyser des expériences pour en dégager des principes unificateurs
- Effectuer des tests, essais et mesures pour confronter et interpréter les résultats
- Retranscrire les expériences et simulations en langage mathématique
- Rédiger des synthèses scientifiques
- S’instruire continuellement et lire la littérature spécialisée
- Développer des collaborations scientifiques internationales
- Utiliser du matériel technologique de pointe (accélérateurs de particules, cyclotrons, etc.)
- Respecter la législation sur le nucléaire et les consignes de sécurité en vigueur
Savoir-être
- Esprit d’analyse et de synthèse
- Capacités de raisonnement et d’abstraction
- Rigueur et précision
- Logique et méthode
- Observation et intuition
- Goût de l’expérimentation
- Remise en question
- Curiosité scientifique
- Imagination et créativité
- Autonomie
- Esprit d’équipe
- Polyvalence et adaptabilité
- Persévérance, patience et ténacité
Cadre professionnel
Le physicien nucléaire peut être engagé dans le secteur de la recherche : laboratoires universitaires, laboratoires privés et instituts de recherche publics (Organisation européenne pour la recherche nucléaire – CERN, Commissariat à l’énergie atomique, Centre d’études nucléaires de Mol - SCK-CEN). On le retrouve également dans les secteurs de la production nucléaire : Institut National des radioéléments – IRE, industries d'équipements médicaux et de produits pharmaceutiques radioactifs, centrales nucléaires (Doel et Tihange). Le physicien nucléaire peut aussi travailler dans la gestion et le traitement des déchets radioactifs (Organisme national des déchets radioactifs et des matières fissiles enrichies – ONDRAF). Il intervient parfois en qualité d’expert scientifique au sein d’administrations et de pouvoirs publics (Agence fédérale de contrôle nucléaire - AFCN ou ministères comme l’énergie ou la santé) et de sociétés de consultance environnementales en matière d’énergie nucléaire, de radioprotection, de gestion et stockage des déchets, etc.
Le travail de recherche s’effectue au sein d’équipes pluridisciplinaires associant souvent scientifiques, ingénieurs et techniciens. Un chercheur se déplace régulièrement à l’étranger pour visiter d’autres laboratoires et participer à des conférences et congrès scientifiques internationaux. Il peut manipuler des appareils et des matières nécessitant une grande vigilance et doit, pour ce faire, porter des équipements de protection et contrôler régulièrement sa dosimétrie (la quantité de doses absorbées suite à son exposition aux rayonnements ionisants).
Conditions requises
En Belgique, toute personne travaillant dans le secteur nucléaire doit obtenir une habilitation de sécurité. Elle est délivrée aux personnes et organisations qui, pour des motifs professionnels, doivent avoir accès aux zones de sécurité d'un établissement nucléaire, à des matières nucléaires ou à des documents confidentiels. L'enquête en vue de l'obtention d'une habilitation de sécurité est conduite par l'Autorité Nationale de Sécurité (ANS).
Le choix d'une de ces formations est requis pour l'accès à la profession
Supérieur
Type long
Enseignement supérieur - Type long
Master
Ingénieur·e civil·e physicien·ne
Durée : +2 ans
Horaire : Plein exercice
Sciences de l'ingénieur·e industriel·le - orientation physiques nucléaire et médicale
Durée : +2 ans
Horaire : Plein exercice
Sciences physiques
Durée : +1 an
Horaire : Plein exercice
Sciences physiques
Durée : +2 ans
Horaire : Plein exercice
Master de spécialisation
Pour travailler dans la recherche, l'étudiant poursuivra sa formation de base par un Doctorat en Sciences ou en Sciences Appliquées (Université, +3 ans). Le doctorat constitue le troisième cycle d'études universitaires menant au titre de docteur. Il consiste en : la formation doctorale, l’élaboration et la rédaction d’une thèse de doctorat et la soutenance publique de la thèse de doctorat. Les travaux relatifs à la préparation d’une thèse de doctorat correspondent à au moins 180 crédits, acquis après une formation initiale d’au moins 300 crédits (grade académique de master).
Attention, l'exercice du métier requiert des conditions particulières.
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Les liens formations-métiers sont mis à jour annuellement.
