“reuss” — 2007/1/9 — 17:32 — page 138 — #152
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L’épopée de l’énergie nucléaire
C’est ainsi que, depuis plus d’un demi-siècle, la réalisation et les méthodes de calcul
des réacteurs nucléaires ont progressé. Bien que ceux-ci mettent en jeu un grand nombre
de disciplines, c’est bien sûr de la neutronique, science fondatrice de la physique des
réacteurs, que nous parlerons ici. Paul Reuss et moi avons vécu ensemble cette belle
aventure et, comme je suis plus ancien que lui, il m’a proposé de rassembler mes souvenirs
dans son livre. C’est en toute amitié que je vais laisser couler ma plume et essayer de
répondre à sa demande.
Je compris assez tôt dans quelle bande du spectre je pourrais trouver mon chemin. Mes
débuts dans la physique ont été ceux d’un expérimentateur, puisque j’ai travaillé pendant
quinze mois, sur la pile Zoé, avec Lew Kowarski, qui fut un des pionniers de la neutronique
avant la guerre en France, puis, pendant la guerre, en Angleterre et au Canada. Cependant
je me rendis compte assez vite que, soit manque de patience, soit manque d’adresse
digitale, l’expérimentation ne serait jamais mon fort. La théorie, au contraire, m’attirait, et
j’entrai au Service de physique mathématique. Le SPM était un sigle prestigieux. Des noms
éminents l’ont dirigé et l’ont marqué de leur empreinte : Jacques Yvon, Jules Horowitz,
Claude Bloch, Jean Bussac.
À cette époque — c’était dans le courant des années cinquante — les théoriciens
fondamentaux et les théoriciens des réacteurs étaient mélangés au sein du SPM. J’ai donc
pris part aux deux disciplines, mais ai peu produit en physique fondamentale — physique
nucléaire et des particules — qui était déjà alors une science très structurée (j’ai cependant
pris un plaisir extrême au calcul, sous la direction de Jules Horowitz, de la section efficace
de la réaction p + p → d + β
+ + neutrino). La physique des réacteurs au contraire était
une science presque neuve, au moins en Europe, et offrait un champ de découverte plus
immédiatement accessible. Après avoir essayé de mener de front les deux activités, c’est
finalement vers elle — plus particulièrement vers la neutronique — que je m’orientai.
Mais physique nucléaire et physique des réacteurs nucléaires n’ont que peu de connexions
(hormis dans les études de données nucléaires, et celles concernant les résonances). En
fait, physique nucléaire et physique des réacteurs ont longtemps fait, et font peut-être
maintenant encore, l’objet d’une confusion dans l’esprit du grand public ; au début, et
pour des raisons différentes, l’une et l’autre ont bénéficié de ce flou. Elles n’ont pourtant
que peu de points communs. L’une est quantique, l’autre ne l’est pas ; c’est en quelque
sorte un jeu de billard à trois dimensions très perfectionné.
J’adopterai donc ici le point de vue du neutronicien, et du théoricien, ce qui est
conforme à l’esprit du livre de Paul Reuss.
D’une certaine manière la neutronique est une science simple. L’équation qui régit
la propagation des neutrons dans un réacteur est bien connue. Elle est pratiquement rigoureuse. C’est l’équation de Boltzmann de la théorie cinétique des gaz. La nature faisant
bien les choses, le nombre de neutrons présents dans un réacteur est toujours extrêmement
faible devant le nombre de noyaux, si bien que deux neutrons ont à peu près autant de
chances de se rencontrer que deux fourmis lâchées en plein Sahara. Les neutrons ne rencontrent que des noyaux, et sont de plus trop rares pour perturber le comportement moyen
de ces noyaux, ce qui rend l’équation linéaire. Mais cette simplicité apparente est largement compensée par des difficultés de résolution. Les sections efficaces d’absorption, de
fission ou de diffusion sont souvent horriblement chahutées, par suite des niveaux d’excitation de ces noyaux. D’autre part, les mécaniciens et les ingénieurs, qui ont leurs propres
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L’épopée de l’énergie nucléaire
C’est ainsi que, depuis plus d’un demi-siècle, la réalisation et les méthodes de calcul
des réacteurs nucléaires ont progressé. Bien que ceux-ci mettent en jeu un grand nombre
de disciplines, c’est bien sûr de la neutronique, science fondatrice de la physique des
réacteurs, que nous parlerons ici. Paul Reuss et moi avons vécu ensemble cette belle
aventure et, comme je suis plus ancien que lui, il m’a proposé de rassembler mes souvenirs
dans son livre. C’est en toute amitié que je vais laisser couler ma plume et essayer de
répondre à sa demande.
Je compris assez tôt dans quelle bande du spectre je pourrais trouver mon chemin. Mes
débuts dans la physique ont été ceux d’un expérimentateur, puisque j’ai travaillé pendant
quinze mois, sur la pile Zoé, avec Lew Kowarski, qui fut un des pionniers de la neutronique
avant la guerre en France, puis, pendant la guerre, en Angleterre et au Canada. Cependant
je me rendis compte assez vite que, soit manque de patience, soit manque d’adresse
digitale, l’expérimentation ne serait jamais mon fort. La théorie, au contraire, m’attirait, et
j’entrai au Service de physique mathématique. Le SPM était un sigle prestigieux. Des noms
éminents l’ont dirigé et l’ont marqué de leur empreinte : Jacques Yvon, Jules Horowitz,
Claude Bloch, Jean Bussac.
À cette époque — c’était dans le courant des années cinquante — les théoriciens
fondamentaux et les théoriciens des réacteurs étaient mélangés au sein du SPM. J’ai donc
pris part aux deux disciplines, mais ai peu produit en physique fondamentale — physique
nucléaire et des particules — qui était déjà alors une science très structurée (j’ai cependant
pris un plaisir extrême au calcul, sous la direction de Jules Horowitz, de la section efficace
de la réaction p + p → d + β
+ + neutrino). La physique des réacteurs au contraire était
une science presque neuve, au moins en Europe, et offrait un champ de découverte plus
immédiatement accessible. Après avoir essayé de mener de front les deux activités, c’est
finalement vers elle — plus particulièrement vers la neutronique — que je m’orientai.
Mais physique nucléaire et physique des réacteurs nucléaires n’ont que peu de connexions
(hormis dans les études de données nucléaires, et celles concernant les résonances). En
fait, physique nucléaire et physique des réacteurs ont longtemps fait, et font peut-être
maintenant encore, l’objet d’une confusion dans l’esprit du grand public ; au début, et
pour des raisons différentes, l’une et l’autre ont bénéficié de ce flou. Elles n’ont pourtant
que peu de points communs. L’une est quantique, l’autre ne l’est pas ; c’est en quelque
sorte un jeu de billard à trois dimensions très perfectionné.
J’adopterai donc ici le point de vue du neutronicien, et du théoricien, ce qui est
conforme à l’esprit du livre de Paul Reuss.
D’une certaine manière la neutronique est une science simple. L’équation qui régit
la propagation des neutrons dans un réacteur est bien connue. Elle est pratiquement rigoureuse. C’est l’équation de Boltzmann de la théorie cinétique des gaz. La nature faisant
bien les choses, le nombre de neutrons présents dans un réacteur est toujours extrêmement
faible devant le nombre de noyaux, si bien que deux neutrons ont à peu près autant de
chances de se rencontrer que deux fourmis lâchées en plein Sahara. Les neutrons ne rencontrent que des noyaux, et sont de plus trop rares pour perturber le comportement moyen
de ces noyaux, ce qui rend l’équation linéaire. Mais cette simplicité apparente est largement compensée par des difficultés de résolution. Les sections efficaces d’absorption, de
fission ou de diffusion sont souvent horriblement chahutées, par suite des niveaux d’excitation de ces noyaux. D’autre part, les mécaniciens et les ingénieurs, qui ont leurs propres