“reuss” — 2007/1/9 — 17:32 — page 61 — #75
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2 - La genèse de l’énergie nucléaire
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renvoi par le modérateur) et les interactions (sortie d’un combustible et entrée dans un
autre combustible) intervenant dans le calcul du facteur de fission rapide ε
17 .
Pour chacune des principales filières de réacteurs, des codes de calcul vont être élaborés. C’est ainsi que, par exemple en France, fut mit au point CORÉGRAF (code de calcul
des réseaux à graphite) intégrant, pour les calculs des réacteurs de la filière UNGG alors
développée, les divers modèles que nous venons d’évoquer. Des codes similaires CRUEL
(calcul des réseaux uranium eau lourde), ÉVEREST et HÉTAIRE traiteront des filières eau
lourde, eau ordinaire et neutrons rapides, auxquelles on s’intéressait aussi.
Outre les codes de réseau, la neutronique nécessite des calculs de cœur. Citons à
titre d’exemple RIFIFI, qui réalisait le calcul des configurations à une dimension par des
formules analytiques mais fastidieuses (mettant en œuvre, par exemple, des fonctions de
Bessel pour les géométries à symétrie cylindrique). Très vite, les ingénieurs voulurent traiter
des cas à deux dimensions : là le traitement numérique s’impose. Citons DAIXY (diffusion
x − y) et HECTOR (méthode hétérogène où le réseau est schématisé par des « fils » combustibles plongés dans le modérateur). Les calculs à trois dimensions (par exemple, avec
le code américain CITATION) resteront, à l’époque, exceptionnels car trop coûteux.
Notons enfin que tous ces calculs de réseaux et de cœurs doivent, s’il s’agit de réacteurs de puissance, prendre aussi en compte l’évolution du combustible : apparition des
produits de fission et modification de la composition en noyaux lourds.
La découverte du phénomène d’Oklo
Si elle n’avait pas une finalité particulière, la production d’énergie dans le phénomène
d’Oklo fut néanmoins considérable ! L’histoire se place quelque deux milliards d’années
avant l’apparition de l’Homme sur Terre !
L’affaire débute en mai 1972 par une énigme : la compagnie exploitant le gisement
d’uranium d’Oklo, au Gabon, procède à des analyses de routine de sa composition isotopique. La teneur massique de l’isotope 235 est toujours de l’ordre de 0,711 % quels que
soient les gisements, mais le troisième chiffre peut parfois varier ; c’est pour le déterminer exactement que l’on procède à de telles analyses. Ce jour-là surprise ! Ce n’est pas
le troisième chiffre qui diffère de la norme usuelle, mais le deuxième et même, quelques
jours plus tard, le premier. Dans ces échantillons, la teneur est plus faible que la teneur
normale. On pense évidemment d’abord à une erreur de mesures ; mais il faut se rendre à
l’évidence, elles sont correctes.
Les physiciens des réacteurs de Saclay et de Fontenay-aux-Roses sont rapidement informés de l’incident et l’explication s’impose : l’uranium d’Oklo est appauvri parce qu’il
y a eu une réaction en chaîne de fissions qui a consommé une partie de l’uranium 235.
L’hypothèse sera confirmée par l’analyse d’éléments rares présents dans la matrice, tel le
néodyme : sa composition isotopique n’est pas celle de l’élément naturel mais celle, très
différente, du néodyme produit par fission (l’examen attentif des chiffres permettra même
de déterminer précisément les proportions de néodyme d’origine naturelle et de néodyme
17 On a là un exemple d’expérimentation numérique dans le domaine de la neutronique : la simulation MonteCarlo remplace une expérimentation beaucoup plus délicate... et coûteuse ! Noter que l’expérimentation numérique ne répond pas à tout, en neutronique notamment : seules des mesures peuvent fournir les sections efficaces.
Mais elle sera de plus en plus utilisée pour la validation des codes de calcul.
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2 - La genèse de l’énergie nucléaire
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renvoi par le modérateur) et les interactions (sortie d’un combustible et entrée dans un
autre combustible) intervenant dans le calcul du facteur de fission rapide ε
17 .
Pour chacune des principales filières de réacteurs, des codes de calcul vont être élaborés. C’est ainsi que, par exemple en France, fut mit au point CORÉGRAF (code de calcul
des réseaux à graphite) intégrant, pour les calculs des réacteurs de la filière UNGG alors
développée, les divers modèles que nous venons d’évoquer. Des codes similaires CRUEL
(calcul des réseaux uranium eau lourde), ÉVEREST et HÉTAIRE traiteront des filières eau
lourde, eau ordinaire et neutrons rapides, auxquelles on s’intéressait aussi.
Outre les codes de réseau, la neutronique nécessite des calculs de cœur. Citons à
titre d’exemple RIFIFI, qui réalisait le calcul des configurations à une dimension par des
formules analytiques mais fastidieuses (mettant en œuvre, par exemple, des fonctions de
Bessel pour les géométries à symétrie cylindrique). Très vite, les ingénieurs voulurent traiter
des cas à deux dimensions : là le traitement numérique s’impose. Citons DAIXY (diffusion
x − y) et HECTOR (méthode hétérogène où le réseau est schématisé par des « fils » combustibles plongés dans le modérateur). Les calculs à trois dimensions (par exemple, avec
le code américain CITATION) resteront, à l’époque, exceptionnels car trop coûteux.
Notons enfin que tous ces calculs de réseaux et de cœurs doivent, s’il s’agit de réacteurs de puissance, prendre aussi en compte l’évolution du combustible : apparition des
produits de fission et modification de la composition en noyaux lourds.
La découverte du phénomène d’Oklo
Si elle n’avait pas une finalité particulière, la production d’énergie dans le phénomène
d’Oklo fut néanmoins considérable ! L’histoire se place quelque deux milliards d’années
avant l’apparition de l’Homme sur Terre !
L’affaire débute en mai 1972 par une énigme : la compagnie exploitant le gisement
d’uranium d’Oklo, au Gabon, procède à des analyses de routine de sa composition isotopique. La teneur massique de l’isotope 235 est toujours de l’ordre de 0,711 % quels que
soient les gisements, mais le troisième chiffre peut parfois varier ; c’est pour le déterminer exactement que l’on procède à de telles analyses. Ce jour-là surprise ! Ce n’est pas
le troisième chiffre qui diffère de la norme usuelle, mais le deuxième et même, quelques
jours plus tard, le premier. Dans ces échantillons, la teneur est plus faible que la teneur
normale. On pense évidemment d’abord à une erreur de mesures ; mais il faut se rendre à
l’évidence, elles sont correctes.
Les physiciens des réacteurs de Saclay et de Fontenay-aux-Roses sont rapidement informés de l’incident et l’explication s’impose : l’uranium d’Oklo est appauvri parce qu’il
y a eu une réaction en chaîne de fissions qui a consommé une partie de l’uranium 235.
L’hypothèse sera confirmée par l’analyse d’éléments rares présents dans la matrice, tel le
néodyme : sa composition isotopique n’est pas celle de l’élément naturel mais celle, très
différente, du néodyme produit par fission (l’examen attentif des chiffres permettra même
de déterminer précisément les proportions de néodyme d’origine naturelle et de néodyme
17 On a là un exemple d’expérimentation numérique dans le domaine de la neutronique : la simulation MonteCarlo remplace une expérimentation beaucoup plus délicate... et coûteuse ! Noter que l’expérimentation numérique ne répond pas à tout, en neutronique notamment : seules des mesures peuvent fournir les sections efficaces.
Mais elle sera de plus en plus utilisée pour la validation des codes de calcul.