neutronique

Pages: 24 (5980 mots) Publié le: 22 janvier 2015
LES BASES NEUTRONIQUES DE LA FISSION

I. LES BASES NEUTRONIQUES
DE LA FISSION
le neutron au cœur du réacteur
Le fonctionnement des réacteurs nucléaires et donc leur sûreté sont avant tout une affaire de neutronique. Au sens
étroit du terme, la physique des réacteurs nucléaires est synonyme de neutronique. Cette discipline étudie le
cheminement des neutrons à l’état libre entre leurémission par une réaction nucléaire et leur absorption par la
matière et, plus spécialement, les conditions d’une réaction en chaîne de fissions dans les réacteurs nucléaires et
de la production de puissance qui en résulte. Au sens plus large du terme, la physique des réacteurs englobe la
physique nucléaire, qui s’intéresse aux réactions induites par les neutrons et fournit les données nucléaires debase
nécessaires aux neutroniciens, la radioprotection, voire même la thermohydraulique. Compte tenu de l’orientation actuelle du nucléaire pour une gestion optimisée tant des matières premières que des déchets (concepts de
réacteurs innovants), des données nucléaires nouvelles, en particulier pour la transmutation, et plus précises
sont exigées. Pour établir les données nucléaires indispensablesaux calculs de neutronique des différents réacteurs et aux calculs des paramètres physiques des cycles associés du combustible nucléaire, des procédures basées
à la fois sur l’expérience et la théorie sont mises en œuvre.

rayonnement
gamma

neutrons
de 3ème
génération

rayonnement
gamma
énergie

neutrons
de 2ème
génération

4

uranium 235
noyau fissile

neutron
originelfragments
de fission

énergie
uranium 235
noyau fissile
uranium 235
noyau fissile

fragments
de fission

énergie

fragments
de fission
rayonnement
gamma
Principe de la réaction en chaîne de fissions. Dans un réacteur nucléaire, la réaction en chaîne est contrôlée pour maintenir un rythme
de fissions constant.
CLEFS CEA - N° 45 - AUTOMNE 2001

LES PHÉNOMÈNES NEUTRONIQUESCette présentation est destinée à rappeler quelques éléments de base de la neutronique,
indispensables pour comprendre les articles qui vont suivre et saisir le concept d’une
sûreté intrinsèque des cœurs des réacteurs nucléaires. Après de rapides généralités sur
les réactions nucléaires sont décrits le mécanisme de la fission et le principe de la réaction en chaîne, introduisant ainsi laphysique neutronique. Ensuite, plusieurs aspects
importants de cette branche de la physique sont abordés : les voies des réacteurs à neutrons rapides et à neutrons thermiques, la cinétique de la réaction en chaîne, la notion
de section efficace, et notamment de résonance, puis, enfin, l’analyse des composantes
essentielles d’un bilan neutronique.
Dans un réacteur nucléaire, la
réaction en chaîne, aucours
de laquelle les neutrons
engendrés par fission induisent à leur tour de nouvelles
fissions, doit être très exactement équilibrée pour que le
nombre de fissions par
seconde, donc la puissance
délivrée par le système, soit
constant. Ici, mise en place
du combustible dans la cuve
du réacteur à eau sous pression du Bugey (Ain).

5

Marc Morceau/Photothèque EDF

CLEFS CEA - N° 45- AUTOMNE 2001

LES BASES NEUTRONIQUES DE LA FISSION
Des réactions nucléaires
qui libèrent de l’énergie
Les réactions nucléaires (encadré A,
Atomes, noyaux et réactions nucléaires)
particulièrement recherchées sont celles
libérant de l’énergie (exo-énergétiques).
En règle générale, ce sont les réactions
conduisant à des noyaux de taille intermédiaire. En effet, ces derniers ni troppetits ni trop gros s’avèrent être les plus
liés… et qui dit liaison implique libération d’énergie. Pour comprendre cela, il
suffit de se souvenir qu’à l’inverse il faut,
pour briser une liaison, “tirer dessus”,

c’est-à-dire apporter de l’énergie. Il y a
ainsi deux grandes classes de réactions
envisageables : les réactions de fusion
consistant à réunir deux petits noyaux
pour en...
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