Chapitre n°01
Notions de neutronique et physique des
réacteurs
Chapitre 1 Notions de neutronique et physique des
réacteurs
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Chapitre 1 : Notions de neutronique et physique des
réacteurs
I. Notions sur les réacteurs nucléaires
à fission :
I.1. Interaction neutron-matière :
Dès la découverte du neutron en 1932 par le
physicien anglais J. CHADWICK, les expériences ont été
mise en place, visant à étudier l'interaction de cette particule
neutre électriquement mais aussi massive. Il a été
possible de découvrir divers types d'interaction physique entre le
neutron et la matière d'une manière générale. La
plus pertinente est celle découverte en 1939 quelques années
après la mise en évidence du neutron, par l'équipe d'Otto
HAHN en Allemagne, conduisant à la découverte de la fission
nucléaire. [5] Quelques années auparavant, d'autres scientifiques
ont pu mettre en évidence les réactions de transmutation des
éléments et isotopes par l'absorption de neutron par le noyau
cible. Après la découverte de la fission nucléaire, Il a
fallu 3 années de recherches intensives au physicien américain
d'origine italienne, E. Fermi pour réaliser la première
expérience d'une pile atomique en décembre 1942, à base de
l'uranium enrichi comme combustible et du graphite comme modérateur.
C'était la première expérience ou l'être humain a pu
entretenir une chaine réaction de fission nucléaire pour
libérer le premier Watt de puissance d'origine nucléaire.
Ainsi, le neutron étant une particule neutre, il
n'interagit pas par le biais de forces coulombiennes avec l'atome en
général mais il interagit plutôt avec le noyau via
l'interaction nucléaire forte (Fig. 1.1). Cette interaction peut
comprendre les différentes formes : [5]
o Diffusion élastique (n, n) : le
neutron et le noyau cible agissent plutôt comme des corps rigides et
échangent uniquement de l'énergie cinétique
o Diffusion inélastique (n, n') : le
noyau absorbe le neutron ensuite le réémet avec une nouvelle
énergie cinétique
o Capture radiative (n, y) : dans ce cas, le
neutron est capturé par le noyau qui passe à un état
excité sans réémettre le neutron, un rayonnement gamma est
émis pour revenir à l'état stable
o Transmutations (n, a), (n, p), etc. : il
s'agit d'une capture neutronique suivie par la réémission d'une
particule alpha ou proton afin de retourner à l'état fondamental,
le noyau cible se transmute en un nouvel élément chimique
o Fission (n, v n) : c'est l'interaction
clé dans les systèmes multiplicateurs de neutrons, ou le neutron
provoque la scission du noyau cible, généralement lourd, en plus
des fragments de fission (les parties les plus lourdes obtenues en fin
d'interaction), la fission
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réacteurs
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est accompagnée par l'émission d'autres neutrons,
qui peuvent à leur tour provoquer d'autres réactions de
fission.
Axe d'incidence
n
Noyau cible
Figure 1.1 : Schéma représentatif
d'une interaction binaire : neutron, noyau
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