Vieillissement des combustibles nucléaires fortement enrichis

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,
Je crois avoir lu il y a bien longtemps, probablement dans un tres ancien numéro de Scientific American qui parlait des armes nucleaires, que le combustible fissile, Uranium ou Plutonium fortement enrichis, avaient une durée de vie limitée.
Je m'étais demande par quel mécanisme.
Pourtait-il s'agir de la production d'Helium à partir des particules alpha produites spontanement par l'Uranium ou le Plutonium? Si des atomes d'helium viennent s'intercaler entre ceux de Pu ou d'U, cela risque de gêner la fission et donc de réduire la puissance de la bombe, non?

[XK150]

Bonjour ,

Les réacteurs nucléaires de recherches ( et de propulsion navale ) utilisent du combustible 235U fortement enrichi ( pour obtenir des densités volumiques de puissance élevée ).
Pour eux , je n'ai jamais vu , ni entendu parler de " date de péremption " .

Après , cet éventuel problème concernerait surtout les armes nucléaires . Que les armes bénéficient d'une maintenance périodique , c'est certain .
Que les charges nucléaires soient renouvelées , c'est presque aussi certain . Mais je n'en connais pas les raisons exactes .

[FC05]

C'est simplement la décroissance du Pu, la masse fissile n'est plus assez pure.

[Sethy]

Effectivement, d'ailleurs, le Plutonium militaire est toujours chaud au touché (30°C, de mémoire), Signe de cette activité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

Ok, donc l'apparition eventuelle d'helium au sein du Pu n'est pas un problème.
Les atomes d'helium sont de toutes façons de très petite taille par rapport à ceux de plutonium. C'est comme si on avait des petits pois mélangés avec des ballons de basket.
Les atomes d'helium devraient pouvoir diffuser entre ceux de Pu.

Ça rappelle le mécanisme qui avait été postulé lorsque l'on parlait de fusion froide. Les atomes d'hydrogène étaient censés se glisser entre ceux beaucoup plus grands de l'electrode en platine et fortement pressés les uns contre les autres pour les forcer à fusionner.

Je me demande si le combustible d'une arme nucléaire présenterait un avantage à être sous forme monocristalline. Dans ce cas, les atomes seraient au plus près les uns des autres. Et peut-etre que si de l'hélium apparaissait, il aurait davantage de peine à s'échapper?

[XK150]

C'est simplement la décroissance du Pu, la masse fissile n'est plus assez pure.

Non , pas si simple . Le 239Pu a une période de 24110 ans , ce qui laisse le temps de voir venir avant d'être embêté avec ses descendants ...
Au bout de 5 ans , 0.0144% de la masse a transmutée en 235U , qui est fissile , donc , à priori , pas gênant .
De plus , il n'est pas pur au départ , il contiendra toujours du 240Pu , puisque enrichi isotopiquement .
On ( au moins moi-même ....) ne connaît pas les taux d'enrichissement utilisé , plus de 80% ? Oui , fort probable . Audessus de 90 % , voir 95 % ? Peut être .
Même si les militaires ont des moyens financiers , ils sont aussi confrontés au compromis coût de l'enrichissement
( les derniers % deviennent très cher , voir impossible à atteindre )et efficacité ( à ce niveau , on peut se permettre de perdre un peu en efficacité ! ) .
Et de plus , RIEN ne prouve que dans les derniers % , pureté rime avec efficacité . La physique des armes est extrêmement complexe et ne peut pas être analysée de façon scolaire .

[KLOUG]

Bonjour
On touche là un sujet "sensible. Pas d'autres commentaires.
Kloug

[FC05]

Effectivement, sujet sensible.

Néanmoins ils y a pas mal de sources ouvertes qui permettent de voir un certain nombres de problèmes (mais certainement pas tous et en vrai c'est plus compliqué).

D'abord à la production, on ne fait pas de 239 pur, donc d'autres isotopes présents avec des durée de vie plus courtes.
Au passage ce sont des unités de production spéciales qui font le 239, les centrales EDF font principalement du 240. Le Pu extrait des déchets de centrales civiles pour faire une bombe est un mythe.

De plus le Pu est chimiquement réactif, donc il y a forcement des problèmes de ce côté là (en partie résolus avec des alliages).

Pour ce qui est de l'idée du monocristal, vu l'existence de nombreuses variétés allotropiques je ne pense pas qu'il y ait un quelconque intérêt.


PS : tout ce que je viens d'écrire est sur la page wikipédia. Il y a aussi une série de vidéos YT de Scott Manley, "going nuclear" qui est pas mal (en anglais).
On trouve pas mal de trucs pour lesquels j'avais auparavant pour seule réponse : "Ca petit c'est pas pour toi, secret défense !"

[Yvan_Delaserge]

Merci pour le lien. Dans une des vidéos, il est clairement dit que les particules alpha émises spontanément par le plutonium creent carrément des bulles à l'intérieur du métal!
Et donc la durée de vie d'une bombe se mesure en dizaines d'années.

Ça répond donc parfaitement à ma question initiale. Merci les gars!