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RÉSUMÉ
Les principales caractéristiques du noyau atomique et celles des phénomènes nucléaires sont représentées par des ensembles de valeurs numériques, désignées par les termes suivants : données physiques de base, nucléaires, atomiques et spectroscopiques. Il arrive souvent que l’expression « données nucléaires » recouvre l’ensemble de ces données. Cet article décrit l’organisation, la structuration et le traitement de ces données, pour les rendre par les logiciels dédiés aux applications nucléaires. L’importance centrale des neutrons dans le domaine de la physique des réacteurs nucléaires justifie la place privilégiée accordée ici.
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Cheikh M’Backé DIOP : Ingénieur-chercheur au Commissariat à l’Énergie Atomique - Chef du Laboratoire d’Études de Protection et de Probabilités, CEA/Saclay
INTRODUCTION
Les dossiers Physique des réacteurs- Les bases de la physique nucléaire et Physique des réacteurs- Les réactions nucléaires présentent les principales caractéristiques du noyau atomique et celles des phénomènes nucléaires que sont la radioactivité et les réactions nucléaires. Ces caractéristiques sont représentées par des ensembles de valeurs numériques, que les spécialistes désignent par les termes suivants : données physiques de base, données nucléaires, données atomiques et données spectroscopiques. Il arrive, dans l’usage et par abus de langage, que l’expression « données nucléaires » (nuclear data) recouvre de manière générique l’ensemble de ces données.
Le présent dossier BN 3 012 décrit, dans les grandes lignes, la manière dont les données nucléaires sont organisées, structurées, traitées pour être utilisables, en particulier, par les logiciels dédiés aux applications nucléaires. L’importance centrale des neutrons dans le domaine de la physique des réacteurs nucléaires justifie la place privilégiée qui leur est accordée dans ce dossier.
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- Version courante de janv. 2017 par Cheikh M’Backé DIOP
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7. Domaine des énergies intermédiaires
Le domaine d’énergie situé entre 20 MeV et quelques GeV est qualifié de domaine des énergies intermédiaires. Il est l’objet d’un intérêt particulier, en raison des études menées sur la transmutation des déchets radioactifs et la recherche de dispositifs nucléaires moins producteur de déchets et présentant un degré de sûreté plus élevé que celui des réacteurs actuels. Certains systèmes imaginés mettent en jeu un accélérateur couplé à un réacteur sous-critique. Les particules accélérées (des protons, le plus souvent) dont l’énergie est de l’ordre du GeV viennent frapper une cible dans laquelle on cherche à produire un surplus de neutrons par des réactions dites de spallation, c’est‐à‐dire provoquant un éclatement partiel ou total des noyaux choqués. Les fragments sont appelés produits de spallation (cf. dossier Physique des réacteurs- Les réactions nucléaires).
Les modèles d’interaction appliqués aux particules dont l’énergie est en deçà de 20 MeV peuvent être étendus jusqu’à 100 ou 200 MeV. Il existe, dans cette gamme d’énergie, quelques évaluations ou bibliothèques de sections efficaces disponibles pour un certain nombre d’éléments : LA100 de Los Alamos (100 MeV proton et neutron, DLC 168 de la RSIC Data Library Collection), HILO86 (400 MeV en neutron, DLC 87 de la RSIC Data Library Collection), MENDL, ENDF/B-VI...
Au‐delà de ces énergies, la physique de l’interaction particule noyau conduit à mettre en œuvre d’autres modèles. La tabulation des sections efficaces soulève, dans cette gamme d’énergie, des difficultés en raison de la multiplicité et de la complexité des phénomènes possibles. Les codes de calculs ont recourt alors à une double simulation Monte Carlo :
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celle « classique » qui propage la particule spatialement dans le système physique étudié ;
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et...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - McLANE (V.) editor, ENDF-102 - Data Formats and Procedures for the Evaluated Nuclear Data File. - ENDF-6, National Nuclear Data Center (NNDC), Brookhaven National Laboratory (BNL), BNL-NCS-44945, USA. Rapport faisant l’objet de versions révisées (1990).
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(2) - * - ENSDF (Evaluated Nuclear Structure Data File ). Data base contenant les informations sur la structure nucléaire et les modes de décroissance de 2900 isotopes (2005).http://www.nndc.bnl.gov.
-
(3) - AUDI (G.), BERSILLON (O.), BLACHOT (J.), WAPSTRA (A.H.) - The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. - La base de données NUBASE2003 comporte les informations pour 3177 isotopes : cf. Atomic Mass Data Center. Nuclear Physics A, vol. 729, p. 3-128 (2003). http://csnwww.in2p3.fr/amdc/web/nubase_ en.html
-
(4) - AUDI (G.), WAPSTRA (A.H.) - Atomic mass Evaluation. - Nucl. Phys. A595 409 (1995).
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(5) - FIRESTONE (R.B.) - Tables of Isotopes. - Wiley. USA (avec C.D. ROM) (1996).
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...
ANNEXES
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1 Annexe 1
- 1.1 Exemples de différents types de spectres de neutrons utilisés dans un système de traitement des sections efficace pour déterminer les sections efficaces multigroupes 1.1.1 1. Spectre de Maxwell
1.1.2 2. Spectre de Watt (ou fission de type 1)
1.1.3 3. Spectre de ralentissement
1.1.4 4. Spectre de fusion de type 1
1.1.5 5. Spectre de fission + fusion
1.1.6 6. Spectre de fission de type 2
1.1.7 7. Spectre de fusion de type 2
1.1.8 8. Spectre en 1/
1.1.9 9. Spectre en 1/
1.1.10 10. Spectre en 1/ * spectre de Watt
1.1.11 11. Spectre entré par points
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2 Annexe 2
Certains spectres dépendent des paramètres qui peuvent être définis par l’utilisateur des codes de traitement des sections efficaces. Dans ce qui suit, seront indiqués les paramètres et leur valeur par défaut ; les énergies sont exprimées...
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