Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La neutronique est la branche de la physique qui traite du cheminement des neutrons dans un système et des réactions nucléaires induites par ces neutrons, en particulier les réactions de fission à l’origine du dégagement d’énergie. Après avoir introduit les notions d’effet de température, cet article traite des effets des réactions neutroniques sur le fonctionnement des réacteurs, notamment l’empoisonnement par les produits de fission, puis l’évolution des noyaux lourds. Pour terminer, un aperçu sur les méthodes de calcul de la neutronique est apporté, dont le traitement de l’équation de Boltzmann.
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Auteur(s)
-
Paul REUSS : Professeur à l’Institut national des sciences et techniques nucléaires, commissariat à l’énergie atomique
INTRODUCTION
Ce document constitue la suite du dossier Bases de neutronique- Migration des neutrons « Bases de neutronique. Migration des neutrons ».
Dans le dossier BN 3014, les aspects physiques du cheminement des neutrons dans la matière ont été présentés. Ce cheminement se fait selon les sept variables de l’équation de Boltzmann : les trois variables d’espace (diffusion), les trois composantes de la vitesse (ralentissement, thermalisation) et le temps (cinétique).
Dans le présent document, les effets des réactions neutroniques sur le fonctionnement des réacteurs seront examinés, et un éclairage sur les méthodes de calcul de la neutronique sera apporté.
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Empoisonnement par les produits de fission
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1. Effets de température
1.1 Généralités sur les effets de température (exemple des réacteurs à eau sous pression)
On appelle effet de température toute modification des propriétés neutroniques d’un milieu ou d’un cœur observée si l’une ou l’autre des températures des matériaux qui le constitue varie.
Parmi ces propriétés, la plus importante est le facteur de multiplication et nous nous limiterons ici à ce cas.
La variation du facteur de multiplication k avec l’une des températures T est mesurée par la dérivée logarithmique :
(On adopte en général la dérivée logarithmique qui permet d’exprimer plus facilement α si k est factorisé, mais au voisinage de la criticité, cette dérivée logarithmique se confond avec la dérivée normale.)
Le coefficient de température α est exprimé en pcm/˚C (pour cent mille par degré Celsius).
Les principales températures à considérer sont celle du combustible et celle du modérateur (s’il y en a). Les principaux effets physiques intervenant sont :
-
l’effet Doppler (modification des résonances) ;
-
l’effet de spectre (modification de la répartition énergétique des neutrons) ;
-
les effets de dilatation (réduction des densités donc des sections efficaces macroscopiques).
Nous les présenterons sur l’exemple des réacteurs à eau sous pression ; dans les autres filières, les aspects qualitatifs sont similaires, mais les ordres de grandeurs peuvent être très différents.
Il est fondamental de s’assurer que le coefficient de température est négatif, au moins pour l’effet le plus rapide. Cela permet, en effet, d’assurer la stabilité du réacteur : par contre-réaction, toute variation de puissance serait amplifiée si α était positif ; elle est, au contraire, annulée si α est négatif et le réacteur se maintient à son niveau de puissance (celui qui assure sa criticité) sans que l’opérateur ait...
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BIBLIOGRAPHIE
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