De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

• Dans la zone thermique (énergie inférieure à 0,1 eV)
o Les isotopes 241 et 243 de l’Américium sont très peu fissiles. Les probabilités de
capture neutronique sont 100 à 1000 fois supérieures à celles de fission. Il en est de
même pour le Np 237. L’isotope pair du Curium, le Cm244, présente également le
même comportement, le rapport capture/fission étant plus faible (facteur 10 environ).
Ces isotopes sont dits capturant.
A titre de comparaison, les sections efficaces de l’U238 sont présentées sur la même
figure. Elles se révèlent être sensiblement inférieures en valeurs absolues à celles des
actinides mineurs. Le remplacement de l’Uranium par ces actinides mineurs tendra
donc à augmenter le taux d’absorption en zone thermique et donc réduire le niveau de
flux neutronique dans cette zone.
o Les isotopes impairs du Curium présentent des niveaux de capture et de fission plus
proches. Les probabilités de fission sont 5 à 10 fois supérieures à celles de capture.
Les allures des courbes sont très voisines, en forme à celles de l’U235. Les valeurs
absolues de la section de fission se révèlent légèrement supérieures à celles du Pu 239.
Ces isotopes sont dits fissiles.
• Dans la zone épithermique (énergie au-delà de 1 eV) on constate un comportement
globalement similaire, si ce n’est une réduction des rapports capture/fission.
• En spectre rapide, dans la zone des résonances et au-delà, la différenciation pour les
isotopes capturant entre les probabilités de capture et de fission reste marquée jusqu’au
seuil de fission à des énergies de l’ordre du MeV, mais globalement le ratio
capture/fission s’en trouve nettement diminué.
Ces constatations se retrouvent quantifiées dans le tableau 1 où sont indiquées les valeurs de
sections efficaces moyennes intégrées sur les spectres de neutrons représentatifs définis
comme la répartition en énergie de la population neutronique présente dans le réacteur : un
spectre « thermique » REP avec un combustible U02, un spectre « épithermique » REP avec
un combustible MOX et un spectre de réacteur à neutrons rapides. Ces différents spectres sont
présentés dans la figure 4 ci-dessous :
d PHI / d u (intégrale = 1)
Spectres à 172 groupes comparés REP / RNR
(densité de flux par unité de léthargie)
RNR (SPX) REP UOX REP MOX
0,26
0,24
0,22
0,20
0,18
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02 1,E+03 1,E+04 1,E+05 1,E+06 1,E+07
Energie (eV)
Figure 4 :spectres comparés REP et RNR
258