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Réflecteur de neutrons



  1. #1
    O.L.B

    Réflecteur de neutrons

    Bonjour à tous !

    Je cherche des explications sur le fonctionnement des réflecteurs de neutrons.

    Comment expliquer que le neutron ait plus tendance à être réfléchi que transmis par certains matériau ?

    Pourquoi certains matériaux sont-ils plus réflecteurs que d'autres ?

    Merci d'avance pour votre aide !

    O.L.B

    -----


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  3. #2
    LPFR

    Re : Réflecteur de neutrons

    Bonsoir et bienvenu au forum.
    J'attendais qu'un de nos spécialistes vous réponde.
    En fait, les "réflecteurs à neutrons" ne sont pas des miroirs mais des diffuseurs, un peu comme le sel de cuisine ou le sucre le sont pour la lumière.
    Les neutrons sont diffusés par le matériau uniformément (ou presque) dans toutes les directions, et logiquement, une moitié retournera en arrière.
    Touts les matériaux qui n'absorbent pas les neutrons sont des "réflecteurs". Ceux de faible masse comme le graphite ou l'eau, diminuent leur vitesse. Ceux avec une grande masse (comme le plomb) ne modifient que très peu leur vitesse.
    Au revoir.

  4. #3
    pepejy

    Re : Réflecteur de neutrons

    Bonsoir et bonsoir à LPFR,

    Pour préciser l'explication donnée, disons pour faire simple que ces matériaux diffusent le plus possible les neutrons sans trop les capturer afin qu'ils retournent éventuellement vers le coeur. L'intérêt des réflecteurs est d'améliorer le facteur de multiplication ce qui implique une réduction de la taille critique (vous voyez pourquoi).

    Les réflecteur sont caractérisés par une grandeur appelé albédo:
    C'est la proportion des neutron sortant renvoyés vers le coeur.

    quelques valeurs d'albédo pour les neutrons thermiques (sous une grande épaisseur):

    graphite : 0,94
    béryllium : 0,91
    glucine : 0,92
    eau lourde : 0,97
    eau ordinaire : 0,80

    Il est à noter que l'acier des cuves est un mauvais réflecteur pour les neutrons thermiques, mais réfléchit les neutrons rapides.

    PPJ
    be seeing you, number 6!

  5. #4
    O.L.B

    Re : Réflecteur de neutrons

    Bonjour,

    Merci pour vos réponses.

    Est-ce que ces résultats ont été trouvés empiriquement (observations d'expériences, simulations informatiques) ou y a-t-il une théorie derrière ?

    LFPR, vous dites que les neutrons diffuser uniformément dans toutes les directions. Mais l'endroit, la "profondeur", où a lieu la diffusion est-elle importante ? Si l'on évite que les neutrons ne pénètrent trop dans le réflecteur (donc qu'ils ne perdent pas trop d'énergie ou ne se fassent capturer), y a-t-il plus de chance pour qu'ils retournent dans le coeur ?

    Pepejy, vous précisez que les matériaux se comportent différemment suivant la vitesse des neutrons. Est-ce une histoire de section efficace ? Est-ce parce que l'acier capture plus facilement les neutrons thermiques que les neutrons rapides ?

    Encore merci !

  6. #5
    LPFR

    Re : Réflecteur de neutrons

    Re.
    Je passe la main très volontiers à Pepejy (que je salue) qui est bien plus à l'aise que moi dans ce sujet.
    A+

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    pepejy

    Re : Réflecteur de neutrons

    Bonjour, okLPFR je prend la main

    LFPR, vous dites que les neutrons diffuser uniformément dans toutes les directions. Mais l'endroit, la "profondeur", où a lieu la diffusion est-elle importante ? Si l'on évite que les neutrons ne pénètrent trop dans le réflecteur (donc qu'ils ne perdent pas trop d'énergie ou ne se fassent capturer), y a-t-il plus de chance pour qu'ils retournent dans le coeur ?
    Il faut savoir que les réflecteur (c'est visible dans le tableau de valeurs que je vous ai donné) sont constitués des mêmes matériaux que les modérateurs...
    Car pour ralentir un neutron , il faut le faire diffuser sans capture. globalement les valeurs sont pour une épaisseur de 55cm. Je ne suis pas sur de commprendre ce que vous entendez par "profondeur" de diffusion.

    Pepejy, vous précisez que les matériaux se comportent différemment suivant la vitesse des neutrons. Est-ce une histoire de section efficace ? Est-ce parce que l'acier capture plus facilement les neutrons thermiques que les neutrons rapides ?
    Nous ne parlons pas de vitesse des neutron, mais plutot de leur énergie (même si c'est directement lié). Et oui c'est une histoire de section efficace, puisque les courbe de sections efficaces est fonction de l'énergie. Plus exactement la section efficace de capture est fonction d'une loi en 1/v (je ne tiens pas compte des résonnance de capture.

    PPJ
    be seeing you, number 6!

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  10. #7
    O.L.B

    Re : Réflecteur de neutrons

    Oui l'expression profondeur de diffusion est très maladroite et j'ai ma réponse grâce à vos précisions.

    Pour les valeurs que vous donnez, comment les obtient-on ?

    Avez-vous des valeurs pour des neutrons rapides ? Suffit-il de comparer sections efficaces de diffusion et de capture à haute énergie pour déterminer si un matériau est un bon réflecteur ?

    Merci

  11. #8
    pepejy

    Re : Réflecteur de neutrons

    Bonjour,
    L'albédo se calcule avec les courants de neutrons

    Sinon pour les sections efficaces,il y a les courbe de section efficace en fonction de l'énergie.

    PPJ
    be seeing you, number 6!

  12. #9
    O.L.B

    Re : Réflecteur de neutrons

    Super ! Merci pour votre aide.

    A bientôt,

    O.L.B

  13. #10
    Vladzol

    Re : Réflecteur de neutrons

    Salut,

    histoire de pas répondre à côté: pourrais-tu préciser ce que cherches-tu exactement? De l'aide pour un travail scolaire? Des réponses à des interrogations personnelles? ... ?
    Dernière modification par Vladzol ; 10/06/2011 à 08h51.

  14. #11
    O.L.B

    Re : Réflecteur de neutrons

    Salut,

    Ce sont des interrogations personnelles, motivées par ce que j'étudie, les technologies du nucléaire

    J'ai encore une question en fait. Pepejy, les courants dont vous parlez me font penser aux impédances que l'on définit en électricité ou en mécanique par exemple.

    On pourrait pas définir également une sorte d'impédance pour les flux de particules ?

  15. #12
    Vladzol

    Re : Réflecteur de neutrons

    Resalut,

    Citation Envoyé par O.B.L
    "Comment expliquer que le neutron ait plus tendance à être réfléchi que transmis par certains matériau ?

    Pourquoi certains matériaux sont-ils plus réflecteurs que d'autres ?"
    Pour résumer, il peut arriver trois trucs à un neutron qui se ballade dans la matière:

    -Il est absorbé par un noyau
    -Il est diffusé (il "rebondit" sur le noyau ou est réémis par lui après avoir été absorbé)
    -Il se désintègre en un proton+un électron+un anti-neutrino

    Quelques précisions ici (paragraphe 6.2): http://canteach.candu.org/library/20060307.pdf

    Un bon reflecteur va avoir deux qualités:

    -il va peu absorber:

    *cela dépend de caractéristiques physiques du noyau cible, comme son nombre de nucléons (protons+neutrons): on absorbe mieux quand on en a un nombre impair. La capacité d'un noyau à absorber est quantifiée par la section efficace microscopique d'absorption (a), qui est à rapprocher de la probabilité (c'est un effet quantique, on parle donc en probabilité) pour un neutron d'une énergie donnée d'être absorbé par un noyau donné.

    *cela dépend de la densité du matériau réflecteur. C'est à dire de son nombre de noyau pas unité de volume n.

    Au final on caractérise l'absorption d'un matériau par le biais de la section efficace macroscopique d'absorption = n*a

    -lors de la diffusion, un bon réflecteur va avoir tendance à renvoyer le neutron dans la direction d'où il vient (façon de parler, vu que les neutrons sont des particules quantiques et donc qu'on ne peut pas parler rigoureusement de trajectoire).
    Bien que le neutron soit un particule quantique, les resultats des calculs sont équivalents à ceux obtenus pour les chocs entre des boules de billard: si le noyau contre lequel vient rebondir le neutron à une masse très proche de la sienne (comme l'hydrogène), alors le neutron va avoir tendance à "continuer sa route vers l'avant" en entraînant avec lui l'hydrogène. Si le noyau est très lourd devant le neutron (comme l'uranium 238), le neutron va avoir plus tendance à repartir en arrière, le gros noyau lui, étant à peine impacté (ça lui en touche une sans faire bouger l'autre, si j'ose m'exprimer ainsi).

    Citation Envoyé par O.B.L
    "Est-ce que ces résultats ont été trouvés empiriquement (observations d'expériences, simulations informatiques) ou y a-t-il une théorie derrière ?"
    Les outils utilisés dans l'industrie nucléaire utilisent principalement des données expérimentales retravaillées (parce qu'on ne peut pas avoir des mesures pour toutes les énergies et toutes les températures). Pour les cas où les données expérimentales manquent (réacteurs à neutrons rapides, astrophysique,...) il existe des codes qui générent des sections efficaces à partir de modèles théoriques, comme TALYS (http://www.talys.eu/home/).

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