Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Cheikh M’Backé DIOP : Ingénieur-chercheur au Commissariat à l’Énergie Atomique - Chef du Laboratoire d’Études de Protection et de Probabiiités, CEA/Saclay
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans un réacteur nucléaire les neutrons engendrent des réactions nucléaires. La neutralité du neutron le rend insensible à la barrière coulombienne induite par la présence des charges de l’atome (protons et électrons) et, par conséquent, en fait un projectile privilégié pour interagir avec le noyau de l’atome, par exemple, pour provoquer la fission d’un noyau de masse atomique élevé. La fission n’est pas la seule réaction nucléaire à considérer dans un réacteur nucléaire. En effet, il existe plusieurs types de réactions nucléaires et l’occurrence de ces réactions nucléaires varie d’une espèce d’isotope cible à une autre. Dans un réacteur, les réactions nucléaires ont lieu non seulement dans le combustible mais également dans l’ensemble des structures du cœur et celles situés au-delà du cœur.
D’autres types de dispositifs nucléaires mettent en jeu des réactions nucléaires : les machines à fusion thermonucléaire (par confinement magnétique et inertiel) dans lesquelles on fait interagir des éléments légers, les accélérateurs de particules pouvant provoquer des réactions de spallation.
La connaissance de ces réactions nucléaires est indispensable pour comprendre et appréhender, par des modélisations physico-mathématiques appropriées, le fonctionnement d’un réacteur nucléaire ainsi que l’ensemble des phénomènes nucléaires associés au cycle du combustible.
Ainsi, le présent dossier décrit, en premier lieu, les principales caractéristiques générales des réactions nucléaires induites par des neutrons : phénoménologie, énergétique, sections efficaces, ... Une deuxième partie traite de réactions nucléaires particulières, notamment la fission. Enfin, un bref aperçu est donné sur les réactions de fusion thermonucléaire et les réactions de spallation.
Cet exposé constitue la suite naturelle du dossier Physique des réacteurs- Les bases de la physique nucléaire consacré à la structure du noyau atomique et à sa stabilité dont il utilise l’ensemble des notions introduites. Le lecteur pourra ensuite se reporter au dossier Physique des réacteurs- Traitement des données nucléaires qui complète les « Bases de physique nucléaire pour la physique des réacteurs », par une présentation de grandes bases de données nucléaires internationales, appelées évaluations par les spécialistes, ainsi que par une présentation du mode de traitement de ces évaluations afin qu’elles puissent être utilisables par l’ingénieur ou le chercheur soit directement, soit à travers les codes de calcul développés dans le domaine de la physique des réacteurs nucléaires.
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- Version courante de juil. 2016 par Cheikh M’Backé DIOP
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Phénoménologie10. Réactions de spallation
Ce sont des réactions nucléaires déclenchées par des projectiles d’énergie de plusieurs dizaines, centaines ou milliers de MeV : c’est le domaine dit des énergies intermédiaires.
La phénoménologie de ces réactions est schématisée par la figure 19.
Serber [21] a décrit ces réactions comme un phénomène à deux étapes :
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première étape : la particule incidente entre en collision avec les nucléons du noyau provoquant une sorte de « jeu de billard », appelé cascade intranucléaire. Comme le montre la figure 19, des nucléons participant à la cascade intranucléaire peuvent être expulsés du noyau. Lorsque la cascade intranucléaire est terminée le noyau est dans un état fortement excité ;
-
la seconde étape consiste en la désexcitation du noyau selon différents processus possibles :
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l’évaporation de particules légères : neutrons, protons, deutons, particules α...,
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la fission lorsqu’il s’agit d’un noyau lourd.
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À ces différents processus sont associés des modèles permettant d’évaluer leur occurrence.
La cascade intranucléaire (figure 20) peut être décrite :
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Réactions de spallation
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BLATT (J.M.), WEISSKOPF (V.F.) - Theoritical Nuclear Physics. - New York, John Wiley & Sons (1952).
-
(2) - MEYERHOF (W.E.) - Éléments de physique nucléaire. - Paris, Dunod (1970).
-
(3) - REUSS (P.) - Précis de neutronique. - Paris, EDP Sciences, Collection Génie Atomique, pp. 461-467 (2003).
-
(4) - JEF-Report 14, Table of Simple Integral Neutron Cross Section Data from JEF-2.2, ENDF/BVI, JENDL-3.2, BROND-2 and CENDL-2, AEN/OCDE, - Janis Nuclar Display Program, AEN/OCDE, [http://www.nea.fr/janis] (1994).
-
(5) - VALENTIN (L.) - Physique subatomique : noyaux et particules. - Paris, Hermann (1975).
-
(6) - McLANE (V.), DUNFORD (C.L.), ROSE (P. E) - Neutron Cross Sections. - Volume 2, Neutron Cross Section Curves, New York, Academic Press, Inc. (1988).
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