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RÉSUMÉ
On décrit, dans les grandes lignes, la manière dont les données nucléaires (sections efficaces, spectres d’émission de particules, données de décroissance radioactives…) sont informatiquement organisées, physiquement et numériquement traitées pour être utilisables, en particulier par les logiciels dédiés aux applications nucléaires, résolvant d’une part l’équation du transport (équation de Boltzmann) des neutrons et des gamma dans la matière et d’autre part les équations d’évolution temporelle des concentrations des nucléides (équations généralisées couplées de Bateman) du système physique étudié. L’importance centrale des neutrons dans le domaine de la physique des réacteurs nucléaires justifie la place privilégiée qui est accordée à leurs sections efficaces dans cet article.
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Cheikh M’Backé DIOP : Ingénieur-chercheur - Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives, CEA/Saclay, France
INTRODUCTION
Les articles Physique des réacteurs – Les bases de la physique nucléaire [BN 3 010] et Physique des réacteurs – Les réactions nucléaires [BN 3 011] 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, que l’expression « données nucléaires » (nuclear data) recouvre de manière générique l’ensemble de ces données.
Le présent article décrit, dans les grandes lignes, la manière dont les données nucléaires (sections efficaces, spectres d’émission de particules, données de décroissance radioactives…) sont informatiquement organisées, physiquement et numériquement traitées pour être utilisables, en particulier, par les logiciels dédiés aux applications nucléaires, résolvant d’une part l’équation du transport (équation de Boltzmann) des neutrons et des gamma dans la matière et d’autre part les équations d’évolution temporelle des concentrations des nucléides (équations généralisées de Bateman). L’importance centrale des neutrons dans le domaine de la physique des réacteurs nucléaires justifie la place privilégiée qui leur est accordée dans cet article.
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MOTS-CLÉS
dosimétrie neutronique format ENDF section efficace ponctuelle équations généralisées couplées de Bateman
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- Version archivée 1 de janv. 2007 par Cheikh M’Backé DIOP
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Conclusion
Le domaine des données physiques de base, destinées aux codes de transport de particules développés dans le cadre de disciplines comme la neutronique et la protection contre les rayonnements, est à la fois vaste et complexe car il est fait appel à une physique très variée où trois des quatre interactions fondamentales identifiées à ce jour sont impliquées : l’interaction électromagnétique, l’interaction nucléaire faible, l’interaction nucléaire forte.
L’utilisation des données physiques de base ne se réduit pas à une simple exploitation des résultats de mesures stockés dans un fichier informatique, mais demande de traiter ces données par des formalismes physico-mathématiques et des logiciels associés afin d’aboutir à des ensembles de données cohérents appelés évaluations. Ces évaluations sont à leur tour traitées au plan physique, numérique et informatique pour constituer des bibliothèques de données exploitables par les codes de transport de particules et d’évolution temporelle des nucléides formés par irradiation. Il est aussi important de disposer des valeurs des incertitudes associées aux valeurs des données stockées. Le volume d’informations enregistrées dans une évaluation ou une bibliothèque de données physiques se chiffre en centaines de mégaoctets, en gigaoctets, voire en teraoctets.
Évaluations et bibliothèques, tout comme les codes de neutronique, ont un nom et font l’objet d’un versionage qui les identifient. Ce point est essentiel pour assurer la traçabilité des résultats de calcul de physique des réacteurs, ainsi que le contrôle de leur qualité.
Les évaluations et les bibliothèques de données nucléaires sont parties prenantes dans la démarche incontournable de qualification des codes de calcul qui les utilisent. Très schématiquement, la qualification implique l’exécution de séries de benchmarks, c’est-à-dire des comparaisons calcul/expérience et calcul/calcul, dans des situations parfaitement définies allant du problème simple académique à la configuration réelle. Cette qualification contribue, d’une part, à l’amélioration des données physiques de bases et, d’autre part, permet de conférer à l’ensemble des codes de transport et d’évolution, et aux bibliothèques de données associées, le niveau de qualité requis.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ENDF-102 – ENDF-6 Formats Manual - Data formats and procedures for the evaluated nuclear data file ENDF/B-VI and ENDF/B-VII. - National Nuclear Data Center (NNDC), Brookhaven National Laboratory, Rapport faisant l’objet de versions révisées, État-Unis, juin 2009.
-
(2) - ENSDF (Evaluated Nuclear Structure Data File) - Base de données contenant les informations sur la structure nucléaire et les modes de décroissance de 3 306 isotopes - (2016) http://www.nndc.bnl.gov/ensdf/
-
(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 3 177 isotopes : cf. atomic mass data center. - Nuclear Physics A, vol. 729, p. 3-128 (2003).
-
(4) - AUDI (G.), WAPSTRA (A.H.) - Atomic mass evaluation. - Nucl. Phys. A, 595, p. 409 (1995).
-
(5) - FIRESTONE (R.B.) - Tables of isotopes. - Wiley, États-Unis, avec CD ROM (1996).
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