NUCLÉAIRERéacteurs nucléaires

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Énergie nucléaire

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Puissances électronucléaires installées

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Parc électronucléaire mondial par filière

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Principe de fonctionnement d'une centrale de type REP

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Principes physiques

La réaction en chaîne

Un neutron peut produire la fission des isotopes 233U et 235U de l'uranium et celle des isotopes 239Pu et 241Pu du plutonium, quelle que soit son énergie. Pour les autres noyaux lourds (238U, 232Th, 240Pu... par exemple), la fission n'intervient que si l'énergie du neutron incident dépasse une certaine valeur, le seuil de fission. L'énergie dégagée est d'environ 200 MeV (1 MeV = 1,6 × 10—13 joule).

La fission s'accompagne le plus souvent de l'émission de plusieurs neutrons. Pour un noyau cible et une même énergie du neutron incident, les modes de fission sont multiples et diffèrent par la nature des fragments de fission émis, par l'énergie et le nombre de neutrons produits, etc. ; cette multiplicité se traduit par des caractéristiques de nature statistique. Pour les noyaux fissiles les plus importants, le nombre moyen ν de neutrons produits est compris entre 2,4 et 3 et dépend peu de l'énergie du neutron incident dans la gamme d'énergie qui caractérise les réacteurs à fission (< 10 MeV). Les neutrons ainsi créés ont une certaine probabilité de provoquer à leur tour une fission : d'une génération à la suivante, leur nombre (ou celui des fissions) se trouve multiplié par un facteur k. Selon que k est supérieur, égal ou inférieur à 1, on obtient une réaction en chaîne qui est, respectivement, divergente, stationnaire ou décroissante, et le milieu où se produit cette réaction en chaîne est dit, respectivement, surcritique, critique ou sous-critique.

On appelle réacteur nucléaire un dispositif dans lequel on peut entretenir une réaction en chaîne de fissions. L'appellation pile atomique fut utilisée dans les années 1950 et 1960, car les premiers réacteurs utilisaient un empilement de « briques » d'uranium naturel et de modérateur, comme le graphite.

La valeur de k dépend non seulement de la composition du milieu fissile, mais également de ses dimensions, à cause de la possibilité qu'ont les neutrons de s'en [...]


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Écrit par :

  • : directeur adjoint du développement et de l'innovation nucléaire au Commissariat à l'énergie atomique (CEA), ingénieur
  • : conseiller scientifique au Commissariat à l'énergie atomique, Fontenay-aux-Roses
  • : professeur honoraire à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie, haut-commissaire à l'énergie atomique, membre du Conseil économique et social
  • : membre de l'Académie des sciences
  • : directeur de l'Institut de recherche fondamentale du Commissariat à l'énergie atomique, Gif-sur-Yvette

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Pour citer l’article

Frank CARRÉ, Jean BUSSAC, Jean TEILLAC, Robert DAUTRAY, Jules HOROWITZ, « NUCLÉAIRE - Réacteurs nucléaires », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 novembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-reacteurs-nucleaires/