Physique de pointe

Réactions nucléaires et fission

Les réactions nucléaires conservent la charge et le nombre de nucléons; la fission des noyaux lourds libère énergie et neutrons pouvant entretenir une réaction en chaîne.

Les réactions nucléaires conservent la charge et le nombre de nucléons; la fission des noyaux lourds libère énergie et neutrons pouvant entretenir une réaction en chaîne.

Modèle et interprétation

Pour a+A→b+B, charge et nombre de masse se conservent; Q positif signifie une libération d’énergie de masse au repos. La fission de U-235 induite par neutron produit des fragments légers et 2–3 neutrons, libérant environ 200 MeV, surtout en énergie cinétique. Dans le modèle d’un réacteur, k_eff<1 est sous-critique, =1 critique, >1 surcritique.

Au niveau recherche, la fission se décrit de façon probabiliste et non par une voie unique à produits fixes. Les sections efficaces dépendent de l'énergie neutronique ; les fragments présentent des distributions de masse, de charge et d'excitation, puis peuvent émettre des neutrons retardés et des rayons gamma. La cinétique d'un réacteur couple donc spectre et transport neutroniques à la thermo-hydraulique. Un modèle à un groupe fondé sur k_eff classe utilement la criticité, mais ne prédit pas à lui seul les profils de puissance ou les transitoires. Les travaux expérimentaux de Marie Curie ont fondé l'étude de la radioactivité et du noyau ; Enrico Fermi a développé la physique neutronique et la théorie des réactions en chaîne.

Le nombre moyen de neutrons par fission ne suffit pas à décrire la cinétique : le calendrier d'émission et la fraction retardée créent des temps de rétroaction distincts. Les analyses de sûreté suivent aussi réactivité, coefficients thermiques et rétroaction du modérateur. Ces grandeurs sont inférées de mesures et de modèles incertains, non des constantes universelles de toute configuration de combustible.

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