Exercices sur la formule des quatre facteurs

Documents pareils
Les effets de température

Chapitre n 6 MASSE ET ÉNERGIE DES NOYAUX

Energie nucléaire. Quelques éléments de physique

Chap 2 : Noyaux, masse, énergie.

TS1 TS2 02/02/2010 Enseignement obligatoire. DST N 4 - Durée 3h30 - Calculatrice autorisée

Lycée français La Pérouse TS. L énergie nucléaire CH P6. Exos BAC

Chapitre 5 : Noyaux, masse et énergie

A retenir : A Z m n. m noyau MASSE ET ÉNERGIE RÉACTIONS NUCLÉAIRES I) EQUIVALENCE MASSE-ÉNERGIE

Interactions des rayonnements avec la matière

8/10/10. Les réactions nucléaires

A. Énergie nucléaire 1. Fission nucléaire 2. Fusion nucléaire 3. La centrale nucléaire

Atelier : L énergie nucléaire en Astrophysique

Transformations nucléaires

P17- REACTIONS NUCLEAIRES

Équivalence masse-énergie

DM 10 : La fusion nucléaire, l énergie de l avenir? CORRECTION

a. Fusion et énergie de liaison des noyaux b. La barrière Coulombienne c. Effet tunnel & pic de Gamov

POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section Orthoptiste / stage i-prépa intensif -

Quantité de mouvement et moment cinétique

Quel avenir pour l énergie énergie nucléaire?

EXERCICES SUPPLÉMENTAIRES

Lycée Galilée Gennevilliers. chap. 6. JALLU Laurent. I. Introduction... 2 La source d énergie nucléaire... 2

FUSION PAR CONFINEMENT MAGNÉTIQUE

L ATOME ÉCOLOGIQUE. Bernard WIESENFELD. 7, avenue du Hoggar Parc d Activités de Courtabœuf, B.P Les Ulis cedex A, France

Renouvellement à 50000MW étalé sur 20 ans ( ) rythme de construction nucléaire: 2500MW/an

La spectrophotométrie

Chapitre 10 : Radioactivité et réactions nucléaires (chapitre 11 du livre)

Chapitre 1: Facteurs d'échelle

Introduction à la physique nucléaire et aux réacteurs nucléaires

I. Introduction: L énergie consommée par les appareils de nos foyers est sous forme d énergie électrique, facilement transportable.

Energie Nucléaire. Principes, Applications & Enjeux. 6 ème /2015

INTRODUCTION A LA FUSION THERMONUCLEAIRE

Chapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

La vie des étoiles. La vie des étoiles. Mardi 7 août

MESURE DE LA TEMPERATURE

- I - Fonctionnement d'un détecteur γ de scintillation

Chapitre 6. Réactions nucléaires. 6.1 Généralités Définitions Lois de conservation

NOTE SUR LA MODELISATION DU RISQUE D INFLATION

THEME 2. LE SPORT CHAP 1. MESURER LA MATIERE: LA MOLE

La Fusion Nucléaire (Tokamak) Nicolas Carrard Jonathan Carrier Guillomet 12 novembre 2009

NOTIONS FONDAMENTALES SUR LES ENERGIES

Biostatistiques Biologie- Vétérinaire FUNDP Eric Depiereux, Benoît DeHertogh, Grégoire Vincke

ANF Becquerel Assurance qualité Normalisation.

CENTRE NUCLÉAIRE D ÉLÉCTRICITÉ. EDF Nogent-sur-Seine

Chapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction Production d un champ magnétique

Dépannage Conditions générales

L ÉNERGIE C EST QUOI?

SFEN. Groupe Régional des Hauts de Seine. Réunion du 27 avril Domus MEDICA PARIS LE PLUTONIUM EN QUESTIONS LE PLUTONIUM

/.ES REACTEURS fotripes FUSION-FISSION. C.S./l. Service d'etudes des Réacteurs et de Mathœnêtiques Appliquées Centre d'etudes Nucléaires de SACLAÏ

La physique nucléaire et ses applications

C4: Réactions nucléaires, radioactivité et fission

Objectifs. Clustering. Principe. Applications. Applications. Cartes de crédits. Remarques. Biologie, Génomique

LES COLLISIONS FRONTALES ENTRE VÉHICULES

Programme nucléo-énergétique du Brésil

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

FORMATION ECLAIRAGE PUBLIC

BAC BLANC SCIENCES PHYSIQUES. Durée : 3 heures 30

CCP PSI Mathématiques 1 : un corrigé

Centre d'etudes Nucléaires de Fontenay-aux-Roses Direction des Piles Atomiques Département des Etudes de Piles

Comment dit-on qu'une étoile est plus vieille qu'une autre ou plus jeune qu'une autre?

Autoconsommation en photovoltaïque Principe et intérêt

C3. Produire de l électricité

Transformations nucléaires

Chapitre 5. Le ressort. F ext. F ressort

TP 3 diffusion à travers une membrane

SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE

TD 9 Problème à deux corps

Dossier «L énergie nucléaire»

Principes généraux de la modélisation de la dispersion atmosphérique

2.1 Le point mémoire statique Le point mémoire statique est fondé sur le bistable, dessiné de manière différente en Figure 1.

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

par Alain Bonnier, D.Sc.

CALCUL DES PROBABILITES

c) Défaut de masse et énergie de liaison

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

A) Les réactions de fusion nucléaire dans les étoiles comme le Soleil.

PCB 20 Plancher collaborant. Fiche technique Avis technique CSTB N 3/11-678

Professeur Eva PEBAY-PEYROULA

Compte Courant Rémunéré

ANALYSE SPECTRALE. monochromateur

choisir H 1 quand H 0 est vraie - fausse alarme

Sujet. calculatrice: autorisée durée: 4 heures

I - Quelques propriétés des étoiles à neutrons

Compte sur livret. Mots clés : Sommaire : Compte sur livret. 1. Qui peut bénéficier d un compte sur livret? 2. Le compte sur livret au quotidien

Exo7. Limites de fonctions. 1 Théorie. 2 Calculs

Le marché du démantèlement des installations nucléaires d EDF.

Groupe professionnel énergie de Centrale Nantes Intergroupe des centraliens de l énergie

DYNAMIQUE DE FORMATION DES ÉTOILES

NOYAU, MASSE ET ENERGIE

LA RADIOACTIVITE NATURELLE RENFORCEE CAS DE LA MESURE DU RADON - A L G A D E

L énergie nucléaire aujourd hui

Actinides et stockage des déchets. Chimie des actinides pour la gestion de déchets radioactifs

Chapitre 6 : les groupements d'étoiles et l'espace interstellaire

Panorama de l astronomie

Avis et communications

TUBES ET ACCESSOIRES Serrurier A ailettes Construction Canalisation Spéciaux

Cours 02 : Problème général de la programmation linéaire

FICHE 1 Fiche à destination des enseignants 1S 16 Y a-t-il quelqu un pour sauver le principe de conservation de l énergie?

Exposition. VLR plongée e commission photo

Transcription:

Exercices sur la formule des quatre facteurs. Calculs de facteurs Calculer le facteur η pour de l'uranium enrichi à 0 %. Le facteur de fission thermique η est υ nombre de fissions thermiques définie par : η nombre de neutrons absorbes dans le combustible η υ. Σ Σ a+σa υ. N. N. + a N. Divisons le numérateur et le dénominateur de ce dernier résultat par N +N et utilisons les définitions suivantes : e e N + N + On arrive au résultat final : η υ. e. e. ( e). 0,.2.0 0,.63.0 + 0,9.2,73.0 N N η 2,42. soit η,99 a a 2. Bloc d'uranium naturel sans modérateur Pour évaluer la réactivité d'un tel milieu, il faut calculer le nombre de neutrons de génération en génération. Supposons que l'on injecte 00 neutrons. Nombre de neutrons a la génération suivante : Pour déterminer le nombre de neutrons de la génération suivante, il nous faut connaître le facteur de multiplication. Nous sommes en présence d'un milieu infini donc (fuites 0). Le facteur de multiplication pour notre milieu est donc ε.p.f.η. Dans la formule des 4 facteurs, seul le produit f.η n'est pas déterminé. Le bloc d'uranium naturel ne comporte pas de modérateur, donc f. Il ne nous reste plus qu'à évaluer le facteur de fission thermique η. Pour le type de combustible relatif à notre milieu, on a par définition : η υ..e e. ( e). L'enrichissement est défini par : e N N soit ici e 0,72 % + + On peut alors calculer le facteur η : η,32 Le facteur de multiplication du milieu vaut alors : 0,29 On peut alors déterminer le nombre de neutrons à la génération suivante : Nbre de neutrons génération (n). nbre de neutrons génération (n-) On injecte initialement 00 neutrons rapides. Le nombre de neutrons à la génération suivante sera égal à 00. 0,29 29 On s'aperçoit que la population de neutrons va en décroissant. De ce fait, le milieu est sous critique. On ne peut entretenir une réaction en chaîne uniquement avec un bloc d'uranium naturel. Revoir le cours sur les filières. a

3. Paramètres de réactivité Probabilité de non fuite et pourcentage de fuite : Son antiréactivité est de 000 pcm (ρ -000 pcm) ρ 0, ρ + 0000 990 0,99 Probabilité de non-fuite des neutrons pour ce réacteur : par définition, on a P 0,990,2 n f 0,2 P nf 0, 2. Pn f Valeur de la probabilité de fuite pour garantir la juste criticité Pourcentage de fuite avec : la probabilité de fuite est P f - ( 2, ) P f 0, 67 PF P NF 4. Paramètres de réactivité Calculer le facteur de multiplication et la probabilité de fuite : Antiréactivité : par définition, on a ρ soit ici ρ - 02 pcm Calcul de : par définition, on a ε.p.f.η On suppose toutes les fissions thermiques donc ε. Le facteur antitrappe p vaut. Il nous reste le produit f.η à déterminer pour calculer. υ nombre de fissions thermiques Par définition, ce produit est caractérisé par : f. η nombre de neutrons thermiques absorbes On sait que pour 00 neutrons thermiques absorbés, on a fissions. On peut calculer f.η : f.η 2,47. ( / 00 ),26 On en déduit le facteur de multiplication :..,26,26 Probabilité de fuite P f : par définition, on a PF PNF donc ici Pf 0,99 P f 0,2,26

. Effet modérateur, perte d'énergie (revoir chapitre ) Energie maximum perdue par collision élastique : Les neutrons incidents on une énergie initiale E o 2 MeV. D'après le cours, l'énergie finale E f du neutron après le choc élastique est comprise dans un intervalle α.e o < E f <E o, avec : 2 α (A ) (A+ ) 2 Calculons α pour nos deux éléments Be 9 et U 23 : Be 9 α 0,64 U 23 α 0,934 Le neutron aura perdu le maximum d'énergie quand E f α. E o. L'énergie maximale perdue par collision élastique est représentée par la quantitée E : E E o - α. E o Be 9 E 0,72 MeV U 23 E 0,033 MeV Les neutrons perdent plus d'énergie lors d'un choc élastique avec le Be 9 qu'avec l'u 23. Le Be 9 est donc meilleur ralentisseur que l'u 23. Perte logarithmique moyenne par collision : La perte moyenne d'énergie au cours d'un choc élastique est caractérisée par le paramètre de ralentissement ξ qui vaut : ξ +.ln( α) α Pour le graphite, on a : A 2 g / mole α 0,76 d' où : ξ 0, Nombre de collision x : On veut ramener des neutrons incidents d'énergie E o 2 MeV à l'énergie thermique 0,02 ev. Pour calculer le nombre de collisions X nécessaire à ce ralentissement; on utilise la formule du cours : ln(e o) ln(e X ) ξ soit X collisions en moyenne 6. Bilan neutronique K ε pfη.pnf On utilise de l'uranium 23 pur, donc : e p donc : K η f. PNF η ν 2,43 0 2,0 a 60 f est le rapport entre le nombre de thermiques absorbés dans le combustible et le nombre de neutrons thermiques. En supposant les fuites rapides : f 30 % 2 % 0,6 2 % On sait que [ 00 % - (30 % + 2 %) ] 4 % des neutrons sont absorbés dans le combustible. Donc : PNF 7 % Finalement : K 0, 936 Le réacteur est sous critique.

7. Valeur maximale du K avec de l'uranium K εpfη. PNF PNF MAX : pas de fuites f MAX : pas de captures hors du combustible p MAX : pas de captures stériles dans le domaine épithermique s'il n'y a pas d'uranium 23 : e η MAX 2,0 pour uranium 23 pur Donc, K MAX 2,0 Soit : K MAX ρ MAX.900 pcm K MAX. Comparaison de filières UNGG, homogène : r N m 300 N.V.V m (rapport de modération) u u e ~ : peu de fissions rapides en milieu homogène (les neutrons voient leur énergie passer sous le seuil de fission rapide dès le premier choc sur le modérateur). p 0,70 par hypothèse. a a u f (N. + N. ).V N. a f N (N. N. a).vu + Nm.Vm Nm Vm N a+. a+. am Vu N. a f f 0,3 η ν η,33 Nu. a+.r. am a + N a donc : K εpfη 0, 2 Un réacteur homogène utilisant de l'uranium naturel et du graphite ne peut pas diverger. Seule une structure hétérogène qui augmente p permettra d'obtenir K >. Uranium enrichi - Graphite, homogène :,4 % N N e N 70 + + e (homogène), η,64 f 0,924 p 0,7 (par hypothèse), donc : K εpfη, 2 Uranium naturel - eau lourde, homogène : e (homogène) p 0,2 η,33 f 0,92 donc : K εpfη, 07 Le réacteur peut diverger, l'eau lourde est le meilleur modérateur.

9. principe de calcul du facteur ε de fission rapide Les calculs demandés sont présentés sous forme d'un tableau dont il faut tirer un certain nombre d'enseignement. Les calculs de densités nucléaires restent classiques. Celui des libres parcours également. Reste à interpréter les données. Masse atomique UO2 269, enrichissement 0,0 % densité Avogadro densité nucléaire U densité U densité U 0,6 g/cm3 6,02 E+23 2,364 E+22 2,246 E+22,2 E+2 Fission U U Micro (cm2) 7E-2,E-24 Macro (cm-) 0,072 0,0024 libre parcours (de fission) 63,9 cm 467,3 cm épaisseur 0, cm "icacité" 0,02 0,007 rendement 2,7 n/fission production 0,0349 0,0047 bilan 0,0220 0,00299 Coicient de fission rapide (avec % de U23),02066 On constate que les fissions rapides de l'u23 sont plus de 7 fois plus probables que celle de l'u23. On comprend mieux pourquoi on se réserve le terme de fissions rapides de l'uranium 23.