E2 Réaction en chaîne

Topique

Parmi les nombreux neutrons libres émis par la fission décrite dans le modèle précédent, certains peuvent être absorbés par d'autres noyaux fissiles voisins, déclenchant ainsi de nouvelles fissions qui, à leur tour, libèrent davantage de neutrons libres : ce processus auto-entretenu constitue la réaction en chaîne, et son principal acteur n'est pas un neutron isolé, mais l'ensemble des neutrons transmis d'une génération de fissions à la suivante.

La croissance, le maintien ou l'extinction de cette chaîne dépendent entièrement du nombre moyen de neutrons produits par chaque fission qui provoquent effectivement une fission supplémentaire : si ce nombre moyen est supérieur à un, le taux de fission augmente avec le temps ; s'il est égal à un, le taux reste constant – on parle alors de criticité, qui correspond précisément à l'état de fonctionnement normal et stable d'un réacteur nucléaire ; et s'il est inférieur à un, la réaction s'éteint progressivement.

Tous les neutrons émis ne contribuent pas à alimenter la chaîne de fission : certains s'échappent du combustible sans rencontrer de nouveau noyau fissile, tandis que d'autres sont absorbés par les matériaux non fissiles présents dans le réacteur (structure, fluide caloporteur, produits de fission accumulés) sans provoquer de nouvelles fissions. Plus ces deux voies de perte sont nombreuses, plus il est nécessaire de produire de neutrons pour maintenir la criticité. C'est pourquoi la conception d'un réacteur, de la géométrie du cœur au choix des matériaux, vise à gérer précisément cet équilibre.

Ce module, qui s'ouvre sur la transmission des neutrons d'une génération de fissions à l'autre, conclut en montrant que le maintien de la criticité n'est pas un état transitoire, mais un équilibre dynamique entre les neutrons produits, les neutrons perdus et ceux qui continuent de provoquer des fissions – un équilibre que les modèles de modération et de contrôle présentés dans ce catalogue permettent de maintenir.

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