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neutrons rapides et neutrons lents dans un réacteur nucléaire



  1. #1
    okert

    neutrons rapides et neutrons lents dans un réacteur nucléaire

    Bonjour,

    Pourquoi les neutrons lents fissionent-ils plus facilement l'uranium 235 que les neutrons rapides ??

    Cela me semble totalement illogique.

    Si un neutron lent peut y arriver, pourquoi le même neutron plus rapide ne pourrait pas, s'il entre en collision, et dans ce cas, que devient-il alors.

    Merci, car c'est touit un temps que je me creuse la tête sur cette question sans trouver de réponse.

    -----


  2. Publicité
  3. #2
    curieuxdenature

    Re : neutrons rapides et neutrons lents dans un réacteur nucléaire

    Bonjour

    il faut se méfier de notre sens de la logique habituel.
    l'absorption n'est rien de plus que la rencontre de deux particules, et cette rencontre a pour facteur principal leur section efficace.

    Dans le cas de U235 un seul neutron de plus à l'édifice et il se produit un noyau de U236.
    Quel est le bilan ?
    libération d'une énergie de 6.545 MeV.
    Pour les noyaux de ce genre on a des réactions qui provoquent des déformations notables du noyau excité résultant.
    Bref, l'énergie répartie forme deux morceaux qui vont s'optimiser comme les noyaux les plus stables que la nature connait(Ba + Y par exemple), la condition est que cette énergie supplémentaire soit au moins égale à ce qu'on appelle la barrière de fission, et dans le cas du noyau de U236 elle est inférieure, environ 5.6 MeV, moins de 6 en tous cas.

    Voilà, c'est ce qui fait que dans ce cas le rendement sera supérieur avec un neutron thermique, tout autre cas sera moins efficace.
    Mais dans le détail, c'est bien plus compliqué que ça.


    Un autre isotope de l'uranium, U238 obéit par contre à ce qui te parait logique, mais en analysant le bilan on voit que la raison est identique au cas précédent.
    Pourquoi un neutron lent ne provoque pas la fission ?
    Bilan:
    libération de 4.8 MeV au sein du noyau produit, le U239.
    Ce dernier va se délabrer en Np239 qui va lui-même se transformer en Pu239.
    Et, basta...

    Pourquoi ?
    Parce que la fameuse barrière de fission nécessite cette fois une énergie supplémentaire d'au moins 6.2 MeV, ce qui implique que pour obtenir la fission le neutron devra posséder un petit plus : une énergie cinétique d'au moins 1.2 MeV

    Alors bon, tu vois que notre logique dépend beaucoup de la cohérence des lois de notre univers...
    L'electronique, c'est fantastique.

  4. #3
    okert

    Re : neutrons rapides et neutrons lents dans un réacteur nucléaire

    Mais alors, que devient le neutron rapide en cas de collision (avec le noyau U235). Est-ce qu'il est alors absorbé en U236 sans fission ? Si oui, qu'est devenue son énergie ?

    Merci.

  5. #4
    curieuxdenature

    Re : neutrons rapides et neutrons lents dans un réacteur nucléaire

    Bonjour

    quand la fission a lieu alors l'énergie du neutron s'additionne aux énergies cinétiques des morceaux créés dans la bagarre.

    Comme je l'ai précisé, le neutron rapide n'est pas nécessaire pour provoquer la rupture de U235 et puisque la section efficace d'une collision à grande vitesse diminue on obtient un rendement moindre dans ce cas.
    Dernière modification par curieuxdenature ; 14/01/2011 à 14h59. Motif: erreur
    L'electronique, c'est fantastique.

  6. #5
    curieuxdenature

    Re : neutrons rapides et neutrons lents dans un réacteur nucléaire

    je voulais rajouter que cette question est assez complexe, la notion de barrière de fission n'est pas strictement définie à une seule énergie.

    Par exemple, dans le cas de l'isotope à neutrons pairs U238 il faut que le neutron absorbé ait en théorie 1.8 MeV pour que le seuil de fission soit atteint(4.8 MeV libérés contre 6.6 de barrière), pourtant, l'effet tunnel autorise la fission pour un neutron de 0.8 MeV.

    Pour l'isotope à neutrons impairs U235 le fait que l'absorption d'un neutron quasiment immobile soit susceptible de produire une fission est contrebalancé par l'excès d'énergie produit par l'accouplement du neutron célibataire(6.5 MeV libérés contre 6.1 MeV de barrière), un excès de +0.4 MeV est alors un désavantage puisque six fois sur sept la fission n'a pas lieu.
    L'electronique, c'est fantastique.

  7. A voir en vidéo sur Futura

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