19 - L'ÉNERGIE DE FISSION
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une cible de spallation, formée d’un métal lourd, tel que le plomb. L’interaction du
faisceau de 1 GeV avec la cible de plomb conduit à l’émission d’un nombre de
neutrons ν s par proton incident, voisin de 30 ;
une couverture sous-critique, entourant la cible, que l’on peut caractériser par deux
paramètres : le coefficient de multiplication k, déjà défini auparavant. On admet
généralement que ce coefficient devrait être voisin de 0,95 soit, en d’autres termes, un déficit de 5% par rapport à la criticité.
Le deuxième paramètre est le nombre moyen de neutrons ν émis par fission
(2 < ν < 3).
Le principe de fonctionnement d’un tel système et son intégration dans le réseau
de distribution électrique sont résumés dans la figure 19.7.
cœur
sous-critique
réseau
cible
fraction (1 – f ) d'énergie disponible
sur le réseau électrique
particules
accélérées
fraction f d'énergie prélevée pour alimenter l'accélérateur
extraction d'énergie
accélérateur
linéaire
ou
cyclotron
19.7 - Principe de fonctionnement d’un système sous-critique
La puissance thermique délivrée par un tel système est donnée par l’expression
suivante :
P MW E MeV I A
k
k
f
s
(
)
(
)( )
=
−
ν
ν 1
avec E f , l’énergie libérée par une fission, de l’ordre de 200 MeV.
Ainsi, avec une intensité faisceau de 20 mA, on obtient, pour k = 0,95, une puissance thermique voisine de 900 MW.
Les avantages de cette solution sont nombreux, le plus important étant évidemment le pilotage du réacteur par le faisceau de l’accélérateur, comme le montre
la formule précédente : si l’on arrête l’accélérateur, la réaction en chaîne s’arrête
d’elle-même instantanément. De ce fait, le système devient beaucoup plus tolérant vis-à-vis de la composition du combustible nucléaire. Toutes les variantes de
réacteurs critiques, décrites aux chapitres précédents (RNR avec caloporteur gaz