Combustible nucléaire

[invite3ec83320]

Bonjour à tous !

J'ai une question concernant le combustible nucléaire utilisé en centrale.

J'ai lu dans mes cours il y a quelques temps que les neutrons rapides sont ainsi capables de fissionner, donc de détruire, non seulement les noyaux réputés fissiles avec des neutrons lents mais les actinides mineurs des noyaux plus lourds que l’uranium qui s’accumulent dans le combustible des réacteurs et constituent des déchets radioactifs gênants. Pour détruire ces actinides, il faut des neutrons rapides.

Le désavantage des neutrons rapides est qu'ils sont difficilement capturés par les noyaux : leur faible probabilité d’interaction, appelée « section efficace », est beaucoup plus faible que celle des neutrons lents. Les noyaux cibles d'uranium ou de plutonium leur paraîssent petits. Un combustible riche en éléments fissiles et des flux intenses de neutrons sont nécessaires pour compenser cette faible probabilité d’interagir.

Ce que je ne comprends pas c'est pourquoi dans certains REP actuels comme par exemple Blayais ou Tricastin, on utilise du MOX (mélange d'oxydes composé de plutonium et d'uranium) qui est sensé être utilisé dans les RNR. Je croyais qu'il fallait des neutrons rapides pour faire fissioner du plutonium 239...

Et pourquoi le MOX n'est-il pas utiliser sur l'ensemble des REP actuels ?
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[obi76]

Bonjour,

le problème pour le moment c'est que lors du recyclage du combustible usagé, si on introduit des actinides avant, ça devient beaucoup, mais beaucoup plus compliqué.

[invite3ec83320]

Je crois avoir trouvé la réponse à ma propre question, merci de me confirmer si c'est juste ou non :

il faut effectivement des neutrons rapides pour faire fissionner du plutonium 239. Dans les RNR ce que l'on recherche c'est d'être "surgénérateur" c'est-à-dire lorsqu'un neutron va faire fissionner un atome de plutonium 239, un neutron issu de la réaction de fission va venir interagir avec un atome d'uranium 238 fertile qui va se transformer par plusieurs décroissances successives en plutonium 239 et du coup on aura produit autant que consommé du plutonium 239.

Le MOX utilisé dans les REP est surtout utilisé pour créer du plutonium 239 à partir de l'uranium 238. Il ne sert pas à la réaction de fission proprement dite, c'est l'uranium 235 qui est encore utilisé pour la réaction de fission.

Cependant j'ai un dernier doute... Les neutrons thermiques ne peuvent-ils vraiment pas fissionner du plutonium 239 ? Ou bien le peuvent-ils sauf que la réaction en chaîne n'est pas entretenue par la suite par manque de neutrons... ?

[Resartus]

Le plutonium n'est pas très différent de l'uranium pour cela : les neutrons émis sont quand même trop rapides, et lui aussi bénéficie du ralentissement si on le met dans une centrale à neutrons thermiques.
Après, le choix du mox vs uranium doit dépendre du coût global de la filière (en prenant aussi en compte les possibilités de revente du combustible récupéré au cours du retraitement), et il y doit y avoir un coût non négligeable d'adaptation des centrales pour un usage mixte

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecaafce96]

Bonjour ,

Le MOX est d'abord utilisé pour consommer ( et non produire , on a trop !!!) le 239 Pu qui est produit sur le 238U du combustible enrichi classique , après son utilisation.
Il permet d'économiser le 235U .
Grossièrement, il est fissile comme le 235 U : voir courbe : http://www.google.fr/imgres?imgurl=h...IVS7IUCh3pUwVf
C'est un combustible "ennuyeux" à fabriquer à cause de sa radioactivité et sa toxicité ( 3 fois plus de temps à fabriquer que le combustible classique ) .
Il n'est pas retraité en fin de vie .
Il nécessite quelques aménagements pour le pilotage ( criticité , réactivité ) , ce qui fait que tous les réacteurs du parc français ne sont pas autorisés MOX .

[invite3ec83320]

Bonjour à tous et merci des réponses,

@CATMANDOU : On est d'accord que le MOX est surtout utilisé pour consommer le plutonium 239. Mais vous me confirmez que les neutrons thermiques sont capables de faire fissionner le plutonium 239 et de créer 2 à 3 autres neutrons ainsi que de la la chaleur ? Ou bien est-ce que dans un REP le plutonium 239 reste présent dans le coeur sans fissionner ?

[invitecaafce96]

Bonjour,
Si vous posez cette question, c'est que vous n'avez pas compris les courbes du lien , mais c'est bien normal ... :
Ces courbes donnent la probabilité de fission ( fission cross sections ) , échelle verticale , exprimée en barns ( mais peu importe l'unité ) en fonction de l'énergie du neutron de 10^-8 MeV à 10 MeV en échelle log .
Dans les réacteurs " thermiques " , les neutrons thermiques , qui sont en équilibre thermique avec le milieu , ont une énergie de 0.025 eV environ .
Donc, ils se situent , tout au début de l' échelle en énergie ( 10^-8 MeV = 0.01 eV ) .
A 0.025 eV , on peut lire , faites moi confiance , une probalité de fission pour le 235U de 577 - 582 barns environ .
Or la courbe rose , pour le 239Pu est située nettement au dessus de celle de 235U dans le domaine des neutrons thermiques .
Donc, le 239Pu est plus facilement fissile que le 235U , et ce , presque pour toutes les énergies du neutron .
Donc , il produit des fissions , de la chaleur et permet d'économiser le 235U .

[invite3ec83320]

Donc si EDF décidait de faire les aménagement nécessaires au niveau de la géométrie du coeur, il serait tout à fait possible d'utiliser la fissilité du plutonium 239 dans un REP...

Merci Catmandou !

[invitecaafce96]

Re,
Mais c'est bien déjà ce que l'on fait dans les 20 à 25 (?) réacteurs autorisés MOX sur les 58 du parc ...