Voici quelques informations (parfois "indigestes") pour répondre à la soif de connaissances de notre ami ANDREM.
1 ) • Tout d'abord quelques valeurs de pressions et de températures à l'intérieur du circuit primaire des REP dans les centrales nucléaires électrogènes :
Réacteurs à eau ordinaire sous pression (REP ou PWR : Pressurised Water Reactor.) : utilisés à l'origine aux
Etats-Unis comme moteur de sous-marins, ce sont les plus utilisés dans le monde (fin 2005, 214 réacteurs de ce type développent une puissance de 205 398 MWe nets). En France, ils ont été développés, à partir de 1969, sous licence Westinghouse (États-Unis).
Le combustible est de l'oxyde d'uranium enrichi à 3 %, l'eau sous pression (155 bars, dans le cas des REP de 900 MW d'
EDF) est située dans un premier circuit qui transmet la chaleur du combustible (porté à
2 300°C) à un deuxième circuit d'eau fournissant la vapeur alimentant les turbines. L'eau du circuit primaire (dont la température varie entre 280 et 323°C) transmet sa chaleur dans des échangeurs qui génèrent la vapeur du circuit secondaire. Chaque échangeur-générateur contient 3 300 tubes d'une longueur totale de 70 km. Le débit de l'eau primaire est de 13 245 kg/s.
Nota 1 : Il serait peut-être possible d'en déduire le timbre du circuit secondaire, si je me réfère à celui des escorteurs rapides qui était de 35 bars et de 385 ° C de température de surchauffe...
2) • Le fonctionnement des barres (grappes) modératrices de neutrons :
Absorption du rayonnement neutronique par la matière. (attention : dur à digérer)Dans le cas des neutrons l'absorption est mesurée par ce qu'on appelle la
section efficace d'absorption qui est exprimée en barns (1 barn = 10
-24 cm
2). Cette section représente une sorte de surface de capture. Pour l'élément i du tableau périodique cette surface est notée si cette section efficace d'absorption est reliée au coefficient d'absorption massique par la relation :
(
m/
r)i = si N
o/ Ai où N
o est le nombre d'Avogadro et Ai est la masse de l'élément i
L'absorption est due à trois critères :
-la diffusion cohérente
- la diffusion incohérente élastique ou la diffusion inélastique,
- la vraie absorption.
s(section efficace d'absorption totale) =
scoh +
sinc +
sabs
où
scoh = section efficace de diffusion = 4
pb
2 (où b est la longueur de diffusion)
sinc = section efficace de diffusion incohérente
sabs = section efficace d'absorption réelle.
L'absorption des neutrons due à la diffusion incohérente est due principalement à la diffusion incohérente du spin des neutrons par les spins des atomes des échantillons et par le désordre du au fait que les atomes des échantillons sont un mélange d'isotopes. Par exemple, du fait de la diffusion incohérente du spin du neutron par l'hydrogène
1H, la section efficace d'absorption (35 barns ) est plus grande que la section efficace de diffusion cohérente (1.76 barns) pour une longueur d'onde de 1Å. Pour éviter la diffusion incohérente des atomes d'hydrogène qui donne du bruit de fond les échantillons peuvent être deutérés, les atomes d'hydrogène étant remplacés par le deutérium
2H.
L'absorption réelle (
s abs) des neutrons (similaire à la fluorescence pour les rayons X) est principalement due à une capture du neutron par un atome de l'échantillon.
Par exemple le cadmium capture un neutron pour donner un isotope avec émission de
rayons
g selon la réaction suivante:
113Cd + n - - - >
114Cd + rayons
gPour quelques éléments tels que
Bore (B), Cadmium (Cd), Gadolinium (Gd), ... l'absorption est importante aux longueurs d'onde usuelles car un noyau résonnant se forme. D'un isotope à l'autre la section efficace d'absorption peut varier de plusieurs ordres de grandeur: par exemple s = 0.25 barn pour
162Dy (Dysprosium
162) et 306 barns pour
164Dysprosium (Dysprosium 164).
Nota 2 : dans les formules lire
m (mu),
r (rho),
s (sigma),
p (pi),
g (gamma)
par 
