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Roger BRISSOT
Le flux de neutrons φ, présent dans tous les termes de création ou d’absorption,
n’apparaît pas explicitement dans cette expression.
De ce réacteur infini, on passe au réacteur réel, de dimensions finies, en tenant
compte des fuites F de neutrons par les surfaces externes ; on définit ainsi le facteur de multiplication effectif k eff :
k eff = k ∞ F
{2}
Quand l’assemblage de combustible réalisé possède un coefficient de multiplication k eff égal à l’unité, le réacteur est alors critique et stable, avec le même nombre
de neutrons d’une génération à la suivante.
19.2.3. ELÉMENTS DE CINÉTIQUE
Dans un réacteur, l'intervalle de temps séparant la naissance d'un neutron par fission de l'instant où celui-ci redonne une fission est appelé temps de génération. Ce
temps τ dépend fortement du type de réacteur, il varie de quelques millisecondes
dans un réacteur à neutrons lents à quelques microsecondes dans le cas d'un réacteur à neutrons rapides (RNR). Ces temps sont beaucoup trop courts pour espérer
contrôler par des contre-réactions mécaniques la stabilité de la population neutronique : un coefficient de multiplication k eff légèrement différent de l’unité induit une
variation de puissance qui dépend exponentiellement du temps suivant la loi :
P P e
k
t
eff
=
−
0
1
(
) τ
Un écart à la stabilité de 1‰ et un temps de génération τ de 0,1 ms conduisent
ainsi à une augmentation de puissance de e
10 par seconde !
Le contrôle est rendu possible par l'existence, dans les produits de fission, d'émetteurs de neutrons retardés. Par exemple, dans le cas d'un combustible de réacteur
à eau pressurisée (REP), une fraction β = 0,6% des neutrons est émise avec un
retard moyen τ r de 12 s, laissant du temps aux mécanismes de contrôle pour jouer
leur rôle. Ce pourcentage de neutrons retardés varie d'un isotope fissile à l'autre, il
diminue fortement dans le cas de la fission des isotopes du plutonium et des actinides mineurs (Z > 94). La fraction β de neutrons retardés constitue la limite absolue aux écarts à la stabilité du réacteur, à ne jamais atteindre sous peine de perte
de contrôle. Il est donc aisé de comprendre qu'un réacteur sera d'autant plus facile
à piloter que le produit βτ r sera élevé. De la même manière, un combustible chargé
en actinides mineurs implique de fortes limitations sur la plage de criticité autorisée.
La variation des paramètres caractéristiques de l’émission de neutrons retardés est
présentée dans le tableau II, pour un spectre rapide de neutrons.
Roger BRISSOT
Le flux de neutrons φ, présent dans tous les termes de création ou d’absorption,
n’apparaît pas explicitement dans cette expression.
De ce réacteur infini, on passe au réacteur réel, de dimensions finies, en tenant
compte des fuites F de neutrons par les surfaces externes ; on définit ainsi le facteur de multiplication effectif k eff :
k eff = k ∞ F
{2}
Quand l’assemblage de combustible réalisé possède un coefficient de multiplication k eff égal à l’unité, le réacteur est alors critique et stable, avec le même nombre
de neutrons d’une génération à la suivante.
19.2.3. ELÉMENTS DE CINÉTIQUE
Dans un réacteur, l'intervalle de temps séparant la naissance d'un neutron par fission de l'instant où celui-ci redonne une fission est appelé temps de génération. Ce
temps τ dépend fortement du type de réacteur, il varie de quelques millisecondes
dans un réacteur à neutrons lents à quelques microsecondes dans le cas d'un réacteur à neutrons rapides (RNR). Ces temps sont beaucoup trop courts pour espérer
contrôler par des contre-réactions mécaniques la stabilité de la population neutronique : un coefficient de multiplication k eff légèrement différent de l’unité induit une
variation de puissance qui dépend exponentiellement du temps suivant la loi :
P P e
k
t
eff
=
−
0
1
(
) τ
Un écart à la stabilité de 1‰ et un temps de génération τ de 0,1 ms conduisent
ainsi à une augmentation de puissance de e
10 par seconde !
Le contrôle est rendu possible par l'existence, dans les produits de fission, d'émetteurs de neutrons retardés. Par exemple, dans le cas d'un combustible de réacteur
à eau pressurisée (REP), une fraction β = 0,6% des neutrons est émise avec un
retard moyen τ r de 12 s, laissant du temps aux mécanismes de contrôle pour jouer
leur rôle. Ce pourcentage de neutrons retardés varie d'un isotope fissile à l'autre, il
diminue fortement dans le cas de la fission des isotopes du plutonium et des actinides mineurs (Z > 94). La fraction β de neutrons retardés constitue la limite absolue aux écarts à la stabilité du réacteur, à ne jamais atteindre sous peine de perte
de contrôle. Il est donc aisé de comprendre qu'un réacteur sera d'autant plus facile
à piloter que le produit βτ r sera élevé. De la même manière, un combustible chargé
en actinides mineurs implique de fortes limitations sur la plage de criticité autorisée.
La variation des paramètres caractéristiques de l’émission de neutrons retardés est
présentée dans le tableau II, pour un spectre rapide de neutrons.