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Radioprotection et ingénierie nucléaire
Les lois de conservation permettent de déterminer l’énergie cédée par le neutron au
noyau :
Trois cas sont particulièrement intéressants à étudier :
– Si m c = m n (cas de l’atome d’hydrogène où m représente le nombre de masse), l’équation
de transfert d’énergie se simplifie, l’énergie maximale cédée est égale à l’énergie du
neutron incident. Il y a apparition de protons de recul facilement détectables (c’est
d’ailleurs un des principes de dosimétrie des neutrons), ce phénomène est la cause de plus
de 90% des effets biologiques des rayonnements dans les tissus pour les neutrons rapides.
– Si m c >>m n (cas des matériaux lourds), l’énergie maximale transférée au matériau cible
peut s’exprimer par la relation simplifiée :
– Si on simplifie la formule en posant m n = 1 et m cible = A, on obtient :
Remarque : Plus le noyau sera lourd, moins la perte d’énergie à chaque interaction sera
importante, donc les matériaux lourds seront de mauvais ralentisseurs des neutrons intermédiaires.
Diffusion inélastique
Lors de cette diffusion il n’y a pas conservation de l’énergie cinétique. Le neutron est
absorbé par le noyau et un neutron de plus faible énergie est réémis très rapidement, la
différence d’énergie étant conservée par le noyau sous forme d’énergie d’excitation. Ce
phénomène de diffusion se note :
Figure 2.16. Diffusion élastique.
E cible
4m n m cible
и
m n m cible
ϩ
(
)
2
--------------------------------------- - E n
ϫ
cos
2
ϫ
␪
ϭ
E max cible
4
m cible
--------------- - E n
ϫ
ϭ
E cible
4A
A 1
ϩ
(
)
2
---------------------- - E n
ϫ
cos
2
ϫ
␪
ϭ
X
A
Z n nЈ
,
(
) X
A
Z *