Réacteur nucléaire : origine du neutron initial ?

[invite4f80dcbf]

Bonjour,

Dans les centrales nucléaires, d'où provient le neutron permettant d'amorcer la réaction en chaîne ?

Merci
-----

[Deedee81]

Salut,

Dans les centrales nucléaires, d'où provient le neutron permettant d'amorcer la réaction en chaîne ?

Dans l'U235 il y a toujours quelques fission spontanées (libérant des neutrons).

[invite31b5cbad]

Il me semble qu'on utilise des barres d'amorce pour démarrer un réacteur, sinon ça prendrait vraiment très longtemps.

[invitef4c6a1be]

Les fissions spontanées seules de l'U235 "faiblement enrichi" (<5%) ne permettent pas de démarrer la réaction en chaîne.
Pour le premier coeur (premier démarrage), on utilise des grappes "sources" de neutrons (avec du californium si je me souviens bien)
Ces grappes sont ensuite retirées pour les cycles suivants.

Pour les cycles suivants, il y a suffisament de neutrons pour diverger. les sources de neutrons proviennent notament de la décroissance de produits de fissions (neutrons retardés de longue période), de réactions gamma/n, et des fissions spontanées de l'U235.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4f80dcbf]

Merci beaucoup pour vos réponses.

Une fois la réaction en chaîne enclenchée, pouvez-vous s'il-vous-plaît me rappeler comment on l'interrompt ?
Seulement par l'utilisation du bore et quelques autres atomes "capteurs de neutrons" ?!

[Deedee81]

Salut,

Merci beaucoup pour vos réponses.

Merci aussi. J'ignorais cette histoire d'amorçage. J'ai appris quelque chose

[Bruno]

Merci beaucoup pour vos réponses.

Une fois la réaction en chaîne enclenchée, pouvez-vous s'il-vous-plaît me rappeler comment on l'interrompt ?
Seulement par l'utilisation du bore et quelques autres atomes "capteurs de neutrons" ?!

On peut aussi virer l'eau, la réaction s'arrête d'elle-même.

[invite4f80dcbf]

On peut aussi virer l'eau, la réaction s'arrête d'elle-même.

Pour quelle raison s'arrête-t-elle ?!
L'eau n'est-elle pas un "ralentisseur de neutrons" ?

[Deedee81]

Pour quelle raison s'arrête-t-elle ?!
L'eau n'est-elle pas un "ralentisseur de neutrons" ?

Si, justement. Le ralentissement des neutrons est indispensable au fonctionnement (la fission ne se produit qu'avec des neutrons "thermiques").

Par contre, on sait ce qui se passe quand on arrête le refroidissement

[invite4f80dcbf]

Si, justement. Le ralentissement des neutrons est indispensable au fonctionnement (la fission ne se produit qu'avec des neutrons "thermiques").

Ah, je l'ignorais.

Mais pourquoi des "neutrons thermiques" seraient-ils des neutrons ralentis ?

[invite499b16d5]

Salut,
on voit souvent cette expression, mais que faut-il entendre exactement par neutrons thermiques?
Toute agitation n'est-elle pas de la chaleur? Les neutrons causeraient des fissions seulement si les autres neutrons autour respectent une certaine statistique?
Ou est-ce juste qu'un neutron trop rapide rate tout simplement sa cible? (dans ce cas, ce n'est pas une raison pour dire qu'il n'est pas thermique!
Edit: croisement avec Babaz...

[Deedee81]

Ah, je l'ignorais.

Mais pourquoi des "neutrons thermiques" seraient-ils des neutrons ralentis ?

Les neutrons produits par la fission sont très rapides. Lorsqu'ils heurent un noyau, ils ont trop d'énergie pour s'insérer dans la structure. Ils ont donc plutôt tendance à rebondir sur le noyau (diffusion).

Les neutrons thermiques = neutrons lents rentrent tranquillement dans le noyau puis, bang, fission.

On les ralenti en les envoyant dans un "modérateur" (eau lourde, graphique) qui ralentit le neutron après de nombreuses collisions/diffusions dans le matériau. Sans que celui-ci n'absorbe le neutron, évidemment.

A noter qu'une des difficultés avec la fusion thermonucléaire est aussi de ralentir les neutrons mais là c'est plutôt pour des raisons de protection et de récupération de leur énergie. Et là ils sont encore plus énergétiques et les modérateurs habituels ne marchent plus.

EDIT : le nom "thermique" je ne suis pas sur de son origine. Analogie avec les niveaux d'énergie impliqués ? Analogie avec l'agitation des atomes tout comme le neutron dans le modérateur ? Je ne sais pas.

[invite499b16d5]

Je demandais cela parce que le mot "thermalisation" semble avoir une définition bien précise en Physique (je l'ai aussi vu souvent en astrophysique primordiale). Wiki ne parle que d'un équilibrage de la température. Je suppose qu'on veut dire que la répartition des vitesses devient une courbe en cloche, mais quel rapport avec l'interaction d'un neutron individuel?

[Etrange]

Salut à tous !

Je me posais justement cette question sur ces fameux neutrons ralentis. Il me semblait avoir entendu que la réaction ne pouvait pas avoir lieu si les neutrons n'étaient pas ralentis. Comment se fait-il dans ce cas là que la réaction se poursuive dans la piscine de déchets vidée de son eau à Fukushima ainsi que dans les réacteurs eux aussi asséchés ? Est-ce seulement que la réaction ne peut pas prendre toute son ampleur sans modérateur ?

Merci d'avance pour vos réponses.

@+

[Deedee81]

Je me posais justement cette question sur ces fameux neutrons ralentis. Il me semblait avoir entendu que la réaction ne pouvait pas avoir lieu si les neutrons n'étaient pas ralentis. Comment se fait-il dans ce cas là que la réaction se poursuive dans la piscine de déchets vidée de son eau à Fukushima ainsi que dans les réacteurs eux aussi asséchés ? Est-ce seulement que la réaction ne peut pas prendre toute son ampleur sans modérateur ?

C'est surtout la radioactivité qui pose problème ici. Les radioisotopes produits sont en partie à très courte durée de vie => extrêmement radioactifs => produisent une chaleur intense => tout peut fondre.

Même à l'arrêt le coeur doit être refroidit.

Les déchets radioactifs (en mode de fonctionnement normal) sont plongés dans des piscines pendant un sacré bout de temps avant même d'être stockés, séparés, conditionnés, recyclés,...

Il doit rester un peu de fission résiduelle mais à ma connaissance ce n'est pas là le problème.

EDIT : et oui, la fission n'est efficace qu'avec des neutrons lents, c'est ce que j'expliquais plus haut

[inviteb36430b8]

Salut

Dans les REP (réacteurs à eau sous pression) traditionnels en France, pour diminuer le nombre de fissions, on utilise soit :
- le bore, dilué dans l'eau (acide borique)
- les barres de contrôle et d'arrêts (en matériaux neutrophages)

En aucun cas il ne faut retirer l'eau, c'est totalement inconscient car l'énergie des fissions retardées et des produits radioactifs ne serait plus dissipée et ferait fondre immédiatement le combustible, je ne sais pas où tu as vu ça !

Il faut bien avoir à l'esprit qu'il y a au moins deux sources de chaleur dans un cœur de réacteur :
- les fissions nucléaires
- la radioactivité
Lorsque l'on arrête un réacteur, les fissions sont stoppées mais les produits radioactifs continuent de dégager énormément de chaleur. En temps normal, 48h suffisent pour atteindre un niveau acceptable via les systèmes de refroidissement. Le problème au Japon, c'est que ces systèmes sont indisponibles et que la chaleur, bien que résiduelle mais importante, n'est pas évacuée à la bonne vitesse d'où le risque de fusion.

[invite3710ad34]

Bonjour,

Tout dépend de la section efficace de fission, elle est dite en 1/v, v étant la vitesse du neutron. On a donc intérêt à avoir des neutrons ralentis. Les neutrons "rapides" perdent de l'énergie par diffusion avec les noyaux du milieu environnant et mécaniquement les collisions avec les noyaux légers sont plus efficaces, les modérateurs seront de préférence : l'eau, l'eau lourde, le graphite... Les neutrons ne peuvent pas ralentir en dessous de l'énergie thermique du milieu diffusant, ils sont alors "thermalisés" et suivent une distribution de Maxwell-Boltzmann, énergie moyenne : E_m=3/2.K.T, énergie la plus probable ; E_pp=1/2.K.T, avec K, constante de Boltzmann et T, température absolue.
A 22°c, E_pp=0,025 eV et v_pp=2200 m/s.
Il y a aussi des réacteurs dits "rapides", comme le défunt Super-Phénix, sans modérateur, le fluide caloporteur étant du sodium fondu.
Un seul neutron suffit pour amorcer les réactions en chaîne lorsque le milieu est "sur-critique", c'est à dire avec un facteur de multiplication supérieur à 1. La fission spontanée, mais aussi des réactions gamma,neutron ou des neutrons cosmiques peuvent amorcer les chaînes mais cela peut prendre du temps : plusieurs minutes et il est préférable d'utiliser une source de neutrons pour ne pas faire durer le suspense.

[invite4f80dcbf]

Merci beaucoup pour votre réponse vraiment très instructive !