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RÉSUMÉ
Les réacteurs de recherche sont des réacteurs dans lequel on génère des flux de neutrons élevés, afin de pouvoir les utiliser dans divers domaines de recherche fondamentale et appliquée. Cet article présente les différents types de réacteurs, à eau lourde et à eau ordinaire, leurs caractéristiques techniques et les principaux domaines d'utilisation, de la recherche à la formation.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain BALLAGNY : Chef de Projets au Commissariat à l’Énergie Atomique
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Bruno GUIGON : Ingénieur au Commissariat à l’Énergie Atomique, Direction de l’Énergie Nucléaire
INTRODUCTION
Un réacteur de recherche est une installation nucléaire dans laquelle on crée et on entretient, par une réaction en chaîne, la fission d’atomes de matériaux fissiles (par exemple, de l’uranium) afin d’obtenir des flux de neutrons élevés pour une utilisation dans les divers domaines de recherche fondamentale et appliquée. L’énergie libérée par les fissions n’est généralement pas récupérée, contrairement aux centrales nucléaires dont c’est l’unique objectif.
Les réacteurs de recherche sont à la fois des outils privilégiés pour l’étude de la matière condensée en raison des caractéristiques physiques des neutrons et des outils indispensables à la conception des réacteurs de puissance pour la qualification sous irradiation des matériaux et des combustibles.Les réacteurs d’essais spécifiques d’une filière donnée, avant son industrialisation, ne sont pas mentionnés dans cet article mais dans des articles propres à chaque filière.Cet article fait de larges emprunts à l’édition précédente rédigée par Francis MERCHIE.
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3. Caractéristiques techniques
3.1 Puissance thermique, flux neutronique, régimes de fonctionnement
Ces trois paramètres sont étroitement liés : selon les buts fixés pour l’utilisation des réacteurs expérimentaux, les flux nécessaires, donc les gammes de puissance de fonctionnement, sont différents. Selon les puissances et les contraintes de sûreté associées (refroidissement du combustible, par exemple) d’une part et les exigences des besoins expérimentaux d’autre part, les réacteurs peuvent avoir des régimes de fonctionnement très variés.
Le tableau 3 donne les puissances de fonctionnement qu’il faut envisager selon les flux choisis.
Les flux disponibles dépendent de la puissance, mais aussi de la taille et du volume expérimental du cœur. L’évacuation de l’énergie libérée devient plus difficile lorsque les flux atteignent des valeurs élevées pour un cœur de volume déterminé (densités de puissance élevées).
Pour des flux supérieurs à 1014 n/(cm2 · s), l’importance de l’empoisonnement xénon et de son rebondissement après arrêt nécessite généralement d’organiser un fonctionnement continu, sur la base de cycles de une ou deux à plusieurs semaines selon les utilisations du réacteur.
Par ailleurs, il faut chercher à diminuer les variations de flux au niveau des expériences en cours d’irradiation en optimisant la taille du cœur, son rechargement à chaque cycle, la plage d’évolution des barres, tout en visant un taux de combustion élevé du combustible.
À titre d’exemple, nous avons choisi de décrire les trois réacteurs de recherche et d’essais de matériaux français cités dans le tableau 1 (Osiris, RHF et Orphée), car ils représentent les principaux types de réacteur, couvrent les principaux domaines d’utilisation et sont parmi les plus modernes et les plus performants ainsi que le projet de réacteur Jules Horowitz qui remplacera Osiris à l’horizon 2010.
(Il convient de noter que les réacteurs de fusion poseront des problèmes technologiques nouveaux liés aux neutrons de haute énergie (14 MeV) qui ne pourront être étudiés...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Advances in Neutron Capture Therapy - . Volume I, Medicine and Physics, Proceedings of the Seventh International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, Zürich, Switzerland (4-7 Sept. 1996).
-
(2) - LOVERINIE (M.-J.) - Le Commissariat à l’Énergie Atomique - . Édité chez Gallimard.
-
(3) - Dossier : Les réacteurs d’essai et de recherche. - RGN, Revue Générale Nucléaire no 6 année 2000 – nov.-déc., édition SFEN. Auteurs (par ordre d’apparition dans les différents articles composant le dossier) : P. LEDERMAN, J-L. MINGUET, A. CHABRE, A. ALBERMAN, J-P. DURAND, M. BOYARD, A. LANGUILLE, C. JAROUSSE, J. THOMASSON, J-M. HAMY, X. BRAVO, A. BALLAGNY, M. ROMMENS, B. GUIGON, Y. BOUILLOUX, J-P. DUPUY.
-
(4) - L’œuvre de Jules HOROWITZ - . Édité par le Commissariat à l’Énergie Atomique, ISBN 2-7272-0209-1, ISSN 1284-7828.
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(5) - Génie atomique – Tome III : Les piles - ....
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