“reuss” — 2007/1/9 — 17:32 — page 96 — #110
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L’épopée de l’énergie nucléaire
Notons aussi que le développement de l’énergie nucléaire elle-même fait appel à des
réacteurs de recherche ; les trois principales nécessités sont :
1/ les irradiations technologiques destinées à tester les matériaux et les composants
des réacteurs de puissance, faites dans des conditions parfaitement calibrées et sous des
flux en général plus intenses que ceux des réacteurs de puissance de façon à accélérer les
phénomènes par rapport au temps réel ;
2/ les expériences critiques le plus souvent de très faible puissance destinées à qualifier
les calculs de neutronique et les données nucléaires qu’ils utilisent ;
3/ les réacteurs d’enseignement destinés à des travaux pratiques pour la formation des
spécialistes.
Au niveau mondial, les réacteurs de recherche les plus nombreux sont les Triga (Training, Research, Isotope production, General Atomic) dont 65 exemplaires dans 24 pays
ont été construits depuis 1958. Ils se caractérisent par un coefficient de température
prompt fortement négatif grâce à l’utilisation d’un combustible UZrH (hydrure d’uraniumzirconium), et donc par une sûreté intrinsèque exceptionelle, permettant des erreurs de
pilotage sans conséquence fâcheuse !
Les développements de la « neutronique
numérique »
Cela nous amène à examiner comment a évolué la neutronique au passage de l’ère de la
genèse à celle de la maturité de l’énergie nucléaire ; l’enseignement de la physique des
réacteurs a dû s’adapter à cette évolution.
Le trait qui la caractérise est l’explosion de l’informatique au sein de la physique des
réacteurs, notamment la neutronique qui nous servira d’illustration.
On peut estimer, en lissant les choses sur quelques décennies, que la puissance de
calcul des ordinateurs mis à la disposition des ingénieurs et physiciens s’est accrue exponentiellement d’un facteur 1 000 tous les vingt ans, soit, en moyenne, un facteur
√
2 par
année. D’immenses possibilités nouvelles de simulation se sont ainsi ouvertes depuis les
premiers codes de calcul du début des années 1960.
Dans une certaine mesure, « l’ambition numérique » du neutronicien a pu être satisfaite. Nous avons vu que l’équation qu’il souhaite résoudre, l’équation de Boltzmann,
est extrêmement complexe non seulement dans sa forme, mais surtout par les données
nucléaires et géométriques qu’elle implique. C’est dire que seules des modélisations physiques très réfléchies, s’appuyant sur des expériences elles-mêmes très réfléchies, ont pu
répondre aux besoins de calcul des ingénieurs jusqu’aux années 1960-1970. L’inconvénient de telles modélisations, c’est qu’elles ne s’appliquent que dans une plage limitée
de situations ; on a vu, par exemple, qu’ont été développés autant de codes de calcul
de réseaux que de filières (CORÉGRAF pour les réseaux à graphite, CRUEL pour les réseaux à eau lourde, etc.). Avec des moyens de calculs plus puissants, des résolutions plus
strictement numériques évitant de telles modélisations trop spécifiques peuvent être envisagées
19 . C’est ainsi que l’argument d’une telle généralité a été clairement affiché par
19 Un exemple très typique pour illustrer cette évolution est celui de l’absorption résonnante. Maintenant, le détail des résonances a été assez bien débrouillé et, simultanément, un traitement numérique suffisamment détaillé
en énergie pour décrire les centaines de pics dans les courbes de sections efficaces est devenu envisageable : un
calcul complet de l’intégrale effective et du facteur antitrappe peut venir remplacer les formules empiriques que
nous avons rappelées aux chapitres précédents.
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L’épopée de l’énergie nucléaire
Notons aussi que le développement de l’énergie nucléaire elle-même fait appel à des
réacteurs de recherche ; les trois principales nécessités sont :
1/ les irradiations technologiques destinées à tester les matériaux et les composants
des réacteurs de puissance, faites dans des conditions parfaitement calibrées et sous des
flux en général plus intenses que ceux des réacteurs de puissance de façon à accélérer les
phénomènes par rapport au temps réel ;
2/ les expériences critiques le plus souvent de très faible puissance destinées à qualifier
les calculs de neutronique et les données nucléaires qu’ils utilisent ;
3/ les réacteurs d’enseignement destinés à des travaux pratiques pour la formation des
spécialistes.
Au niveau mondial, les réacteurs de recherche les plus nombreux sont les Triga (Training, Research, Isotope production, General Atomic) dont 65 exemplaires dans 24 pays
ont été construits depuis 1958. Ils se caractérisent par un coefficient de température
prompt fortement négatif grâce à l’utilisation d’un combustible UZrH (hydrure d’uraniumzirconium), et donc par une sûreté intrinsèque exceptionelle, permettant des erreurs de
pilotage sans conséquence fâcheuse !
Les développements de la « neutronique
numérique »
Cela nous amène à examiner comment a évolué la neutronique au passage de l’ère de la
genèse à celle de la maturité de l’énergie nucléaire ; l’enseignement de la physique des
réacteurs a dû s’adapter à cette évolution.
Le trait qui la caractérise est l’explosion de l’informatique au sein de la physique des
réacteurs, notamment la neutronique qui nous servira d’illustration.
On peut estimer, en lissant les choses sur quelques décennies, que la puissance de
calcul des ordinateurs mis à la disposition des ingénieurs et physiciens s’est accrue exponentiellement d’un facteur 1 000 tous les vingt ans, soit, en moyenne, un facteur
√
2 par
année. D’immenses possibilités nouvelles de simulation se sont ainsi ouvertes depuis les
premiers codes de calcul du début des années 1960.
Dans une certaine mesure, « l’ambition numérique » du neutronicien a pu être satisfaite. Nous avons vu que l’équation qu’il souhaite résoudre, l’équation de Boltzmann,
est extrêmement complexe non seulement dans sa forme, mais surtout par les données
nucléaires et géométriques qu’elle implique. C’est dire que seules des modélisations physiques très réfléchies, s’appuyant sur des expériences elles-mêmes très réfléchies, ont pu
répondre aux besoins de calcul des ingénieurs jusqu’aux années 1960-1970. L’inconvénient de telles modélisations, c’est qu’elles ne s’appliquent que dans une plage limitée
de situations ; on a vu, par exemple, qu’ont été développés autant de codes de calcul
de réseaux que de filières (CORÉGRAF pour les réseaux à graphite, CRUEL pour les réseaux à eau lourde, etc.). Avec des moyens de calculs plus puissants, des résolutions plus
strictement numériques évitant de telles modélisations trop spécifiques peuvent être envisagées
19 . C’est ainsi que l’argument d’une telle généralité a été clairement affiché par
19 Un exemple très typique pour illustrer cette évolution est celui de l’absorption résonnante. Maintenant, le détail des résonances a été assez bien débrouillé et, simultanément, un traitement numérique suffisamment détaillé
en énergie pour décrire les centaines de pics dans les courbes de sections efficaces est devenu envisageable : un
calcul complet de l’intégrale effective et du facteur antitrappe peut venir remplacer les formules empiriques que
nous avons rappelées aux chapitres précédents.