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RÉSUMÉ
Les réacteurs de recherche sont des réacteurs dans lequel on génère des flux de neutrons élevés, afin de pouvoir les utiliser dans divers domaines de recherche fondamentale et appliquée. Cet article présente les différents types de réacteurs, à eau lourde et à eau ordinaire, leurs caractéristiques techniques et les principaux domaines d'utilisation, de la recherche à la formation.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain BALLAGNY : Chef de Projets au Commissariat à l’Énergie Atomique
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Bruno GUIGON : Ingénieur au Commissariat à l’Énergie Atomique, Direction de l’Énergie Nucléaire
INTRODUCTION
Un réacteur de recherche est une installation nucléaire dans laquelle on crée et on entretient, par une réaction en chaîne, la fission d’atomes de matériaux fissiles (par exemple, de l’uranium) afin d’obtenir des flux de neutrons élevés pour une utilisation dans les divers domaines de recherche fondamentale et appliquée. L’énergie libérée par les fissions n’est généralement pas récupérée, contrairement aux centrales nucléaires dont c’est l’unique objectif.
Les réacteurs de recherche sont à la fois des outils privilégiés pour l’étude de la matière condensée en raison des caractéristiques physiques des neutrons et des outils indispensables à la conception des réacteurs de puissance pour la qualification sous irradiation des matériaux et des combustibles.Les réacteurs d’essais spécifiques d’une filière donnée, avant son industrialisation, ne sont pas mentionnés dans cet article mais dans des articles propres à chaque filière.Cet article fait de larges emprunts à l’édition précédente rédigée par Francis MERCHIE.
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4. Utilisations
Les réacteurs de recherche jouent un rôle important en recherche fondamentale, en recherche appliquée, dans la production de radio-isotopes, les analyses et les contrôles divers et, enfin, dans la physique des réacteurs, l’enseignement et la formation. Chacun de ces domaines d’activité est passé en revue en indiquant pour chacun d’eux les possibilités offertes en fonction du niveau de flux disponible.
4.1 Recherche fondamentale
Ce domaine trouve, auprès des réacteurs expérimentaux, un champ de possibilités très ouvert par l’utilisation des faisceaux sortis pour les recherches en physique de la matière condensée ou en physique nucléaire.
La réalisation de faisceaux intenses de neutrons parallèles permet, en effet :
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l’étude de la structure cristalline par diffraction des neutrons dans les milieux solides ou liquides (spectrométrie à neutrons) ;
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l’étude des états d’énergie de la matière condensée (physique nucléaire).
Le neutron est un moyen d’investigation sans équivalent dont l’interaction avec la matière (diffusion, absorption, fission, etc.) présente de nombreux avantages, car :
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il est neutre, donc pénètre et traverse bien la matière, alors que les rayons X, qui permettent également des études de ce genre, sont très vite arrêtés ;
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il possède un moment magnétique ;
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il a une longueur d’onde très intéressante ;
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il permet de voir les noyaux d’hydrogène en présence d’atomes lourds (biologie).
Pour les neutrons thermiques, la vitesse moyenne v est de l’ordre de 2,2 km/s, ce qui donne pour l’onde associée λ = 0,18 nm.
De tels neutrons sont bien adaptés à l’étude des structures cristallines par diffraction, puisque leur longueur d’onde est du même ordre de grandeur que les distances réticulaires dans les cristaux.
En utilisant une source de neutrons froids avec de l’hydrogène liquide (20 K), on peut déplacer le spectre des neutrons et obtenir des longueurs d’onde plus élevées λ = 15 nm. Avec une source de neutrons chauds (1 500 K), on obtient des longueurs d’onde plus faibles, de l’ordre de 0,05 m.
L’emploi du neutron est incomparable pour :
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les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Advances in Neutron Capture Therapy - . Volume I, Medicine and Physics, Proceedings of the Seventh International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer, Zürich, Switzerland (4-7 Sept. 1996).
-
(2) - LOVERINIE (M.-J.) - Le Commissariat à l’Énergie Atomique - . Édité chez Gallimard.
-
(3) - Dossier : Les réacteurs d’essai et de recherche. - RGN, Revue Générale Nucléaire no 6 année 2000 – nov.-déc., édition SFEN. Auteurs (par ordre d’apparition dans les différents articles composant le dossier) : P. LEDERMAN, J-L. MINGUET, A. CHABRE, A. ALBERMAN, J-P. DURAND, M. BOYARD, A. LANGUILLE, C. JAROUSSE, J. THOMASSON, J-M. HAMY, X. BRAVO, A. BALLAGNY, M. ROMMENS, B. GUIGON, Y. BOUILLOUX, J-P. DUPUY.
-
(4) - L’œuvre de Jules HOROWITZ - . Édité par le Commissariat à l’Énergie Atomique, ISBN 2-7272-0209-1, ISSN 1284-7828.
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(5) - Génie atomique – Tome III : Les piles - ....
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