De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

Isotope
Réacteur à neutrons lents
(REP)
Réacteur à neutrons
épithermiques
Réacteurs à neutrons rapides
(RNR)
(REP - MOX)
σ f σ c α = σ c / σ f σ f σ c α = σ c / σ f σ f σ c α = σ c / σ f
235 U 38,8 8,7 0,22 12.6 4.2 0,3 1,98 0,57 0,29
238 U 0,103 0,86 8,3 0.124 0.8 6,5 0,04 0,30 7,5
238 Pu 2,4 27,7 12 1.9 8 4,2 1,1 0,58 0,53
239 Pu 102 58,7 0,6 21.7 12.2 0,6 1,86 0,56 0,3
240 Pu 0,53 210,2 396,6 0.7 24.6 35,1 0,36 0,57 1,6
241 Pu 102,2 40,9 0,40 28.5 9 0,3 2,49 0,47 0,19
242 Pu 0,44 28,8 65,5 0.5 12.3 24,6 0,24 0,44 1,8
237 Np 0,52 33 63 0.6 18 30 0,32 1,7 5,3
238 Np 134 13,6 0,1 38.5 4 0,1 3,6 0,2 0,05
241 Am 1,1 110 100 0.8 35.6 44,5 0,27 2,0 7,4
242 Am 159 301 1,9 3,2 0,6 0,19
242m Am 595 137 0,23 126.6 27.5 0,2 3,3 0,6 0,18
243 Am 0,44 49 111 0.5 31.7 63,4 0,21 1,8 8,6
242 Cm 1,14 4,5 3,9 0.96 3.45 3,6 0,58 1,0 1,7
243 Cm 88 14 0,16 43.1 7.32 0,2 7,2 1,0 0,14
244 Cm 1,0 16 16 1 13.1 13,1 0,42 0,6 1,4
245 Cm 116 17 0,15 33.9 5.4 0,2 5,1 0,9 0,18
Tableau 1 : Sections efficaces des actinides et rapport σc / σf
De cette analyse élémentaire, il ressort les points suivants :
• Pour les actinides Np, Am et Cm244 :
o en REP, où la zone neutronique thermique est privilégiée, ces isotopes se
comportent comme des poisons neutroniques. Ils pénalisent le bilan
neutronique et se transmutent essentiellement en un autre actinide.
o en RNR, le rapport capture/fission est réduit d’un facteur 5 à 10 quand on
passe d’un spectre REP (thermique ou épithermique) à celui d’un RNR. Ces
derniers sont donc plus efficaces pour transmuter les actinides mineurs par
fission directe.
• Pour les isotopes Cm243 et 245, les ratios capture/fission sont similaires en REP et en
RNR. Ils se transmutent majoritairement en produits de fission à vie courte.
En conclusion :
• le spectre rapide permet de minimiser les réactions de capture "parasites" et favorise
les réactions de fission pour l’ensemble des actinides, ce qui lui confère son caractère
"d’omnivore".
• en spectre thermique, les actinides mineurs subissent essentiellement la capture
neutronique mis à part le Curium 243 et 245.
• Cette analyse reste élémentaire dans la mesure où elle repose sur uniquement l’impact
de la première interaction neutronique. Cependant elle met en évidence l’avantage
intrinsèque du spectre à neutrons rapides. Il est nécessaire d’examiner l’influence des
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