Bore ralentissseur de neutrons

[invitea25b4b17]

Bonsoir,
est ce que quelqu'un sait pourquoi le bore est utilisé dans les centrales nucléaires comme ralentisseur de neutrons?
C'est dû à sa lacune électronique?
-----

[invite88ef51f0]

Salut,
Je crois que c'est plutôt nucléaire qu'électronique. Le bore est un élément léger, donc un choc entre un neutron et un noyau de bore fait perdre beaucoup d'énergie au neutron (plus la cible est légère, plus elle gagne d'énergie cinétique).

[moco]

Si un neutron rapide heurte une cible de même masse que lui (proton ou neutron), il lui cède son énergie cinétique. Le neutron incident est stoppé, et l'objet heurté est éjecté avec la même énergie cinétique et donc la même vitesse que le neutron incident. La nature de la particule a changé, mais pas a vitesse. Le choc n'a rien ralenti.

Si un neutron rapide heurte une cible lourde, comme un noyau de Plomb (à environ 200 nucléons), le neutron rebondit contre la cible, presque sans perdre d'énergie. C'est facile de le prouver dans la physique des collisions. Là encore le choc n'a rien ralenti. Relevons en aparté, qu'il faut aussi éviter une réaction secondaire, qui est la capture du neutron par la cible : cela peut se produire pour certaines valeurs de l'énergie cinétique du neutron.

Pour que le neutron rapide heurte une cible, et qu'après la collision la particule éjectée ait le moins possible d'énergie qu'avant la collision, il faut que la cible ait une masse entre 2 et 10 fois celle du neutron. Le Deutérium, le Lithium, le Béryllium et le Bore sont de bons candidats comme cible. Le graphite aussi, bien quele Carbone soit déjà un peu lourd.

[invite88ef51f0]

D'ailleurs l'eau est aussi un bon ralentisseur de neutrons grâce à ses hydrogènes.
Un autre paramètre important est la densité du matériau : plus il sera dense, plus il y aura de chocs, et donc plus vite les neutrons céderont leur énergie. Donc un solide est mieux qu'un liquide.
Ensuite, il faut prendre en compte des critères tels que la facilité de manipulation, le prix, ... C'est pour ça que le graphite, même si moins efficace théoriquement, est très utilisé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

L'eau n'est pas un bon ralentisseur de neutrons, comme tu le crois. Le choc d'un neutron sur un noyau H de l'eau produit l'arrachement du dit proton, qui en chimie est un H⁺. Ce proton est émis avec la même vitesse que le neutron incident, lequel est stoppé à la place du proton. Ce neutron désecité va se désintégrer en 20 minutes en un proton, un électron et un neutrino.

Par contre l'eau lourde est un bon ralentisseur de neutrons, à cause des atomes de deutérium qu'elle contient.

[invite21dfc132]

Bonjour,

[mode nuancier]

- L'eau est un modérateur très efficace (http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%...l%C3%A9aire%29), mais il présente le gros désavantage de provoquer la perte de beaucoup de neutrons (mécanisme décrit par moco). C'est l'une des raisons pour laquelle dans les RNR (génération IV) le caloporteur n'est plus de l'eau, mais un métal liquide (sodium ou plomb).

- l'eau liquide est plus dense que l'eau solide, donc meilleur modérateur à l'état liquide qu'à l'état solide

[/mode nuancier]

Cordialement ,

Hibou

[invitec6a02464]

Argh !! ça me fait mal de lire ça !

NON NON et NON le bore ne ralentit pas les neutrons dans une centrale nucléaire, au contraire il les bouffent !

Le bore est un excellent absorbant de neutrons (et donc le plus mauvais ralentisseur qui soit !)

L'eau borée permet de réguler le bilan de neutron dans le réacteur en ajoutant de l'anti-réactivité de manière homogène dans tout le coeur. Ca permet de pas utiliser les grappes de commande, ce qui est préjudiciable vis-à-vis de l'aspect technico-économique (aspect hétérogène, là ou il y a la barre, pas de réaction du tout, et la ou elle n'est pas, réaction donc moins bonne consomation locale de combustible)

[invitec6a02464]

Bon pour mettre les choses au clair

on étudie l'efficacité de ralentissement d'un élément par l'étude du facteur (pouvoir de ralentissement)/(pouvoir absorbant de l'élément)

L'eau classique est quasi le meilleur ralentisseur qui soit, malheureusement elle bouffe les neutrons. Il faut donc combler ca par un enrichissement en Uranium du combustible

L'eau lourde ralentit moins bien mais par contre elle aborbe que dalle donc possibilité d'utiliser l'Uranium naturel, mais comme elle ralentit moins bien il faut un réacteur de plus gros volume (réacteur canadien).

Ensuite vient le graphite (réacteur type tchernobyl, premiers réacteurs francais, ou réacteurs anglais) qui ralentit vraiment moins bien, mais absorbe aussi tres peu. Pb, il est volumineux, et surtout inflammable (aussi pb Wigner, mais c c ptet un peu tros technique)

Enfin le Béryllium, avec les memes carac que le graphite, mais tres peu utilisé parce que c'est cher, rare, et pas mal toxique. En France on l'utilise partiellement (avec aussi de l'eau comme modérateur) dans un réacteur de recherche (Osiris)

[invitec6a02464]

le mécanisme décrit par moco et repris par CoucouHibou est vrai niveau chimie mais faux question nucléaire : un neutron est ralentit (=thermalisable) jusqu'a l'énergie thermique de l'hydrogène. Or cela correspond à une vitesse moyenne pour un neutron de 2200m/s.

S'il est ABSOLUMENT vrai que le neutron libre est radioactif, dans un réacteur nucléaire, le neutron (meme thermique=ralenti) réagit bien avant de se désintégrer (Je peux vous chercher la durée de vie d'un neutron thermique en réacteur mais c'est <<<<<<< à la période de demi-vie).

[benjgru]

et pourquoi utilise-t-on du zirconium dans les barres (qui servent je sais plus trop à quoi)?

[invite86822278]

Le zirconium a la propriété d'être assez transparent aux neutrons (section efficeca d'interaction faible entre un noyau de Zr et un neutron). Ainsi, les neutrons pourront traverser les parois de zirconium (plus généralement alliages à base de zirconium).

[invited1dbc3e8]

Bonjour à tous,

Je réveille une conversation plutôt vieille ^^ mais j'ai quelques petites questions

Selon plusieurs sources, j'ai cru comprendre que les barres de commandes étaient à la fois faite (en partie inferieure) de: Ag, Cd, In et (en partie supérieure) en B4C. Est-ce bien ça? Est-ce systèmatique ou y a-t-il aussi des barres de commandes uniquement en AIC et d'autres uniquement en B4C?

J'ai également pu lire qu'en ce qui concerne les barres de commandes en B4C, elles étaient enrichies en B10 pour une question d'absorption me semble-t-il, et dans les documents que j'ai pu trouver sur le net, ils donnent la concentration en B10 et pas en B, quelqu'un la connaîtrait-il?

Merci par avance