De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

La disparition du sodium, qui a un pouvoir modérateur, induit de ce fait un durcissement du
spectre neutronique (augmentation de l’énergie moyenne des neutrons) et facilite la fuite des
neutrons vers l’extérieur du cœur.
Le durcissement du spectre se traduit en général par un effet en réactivité positif qui est la
résultante des différentes variations des sections efficaces de capture, fission et de diffusion
en fonction de la variation du spectre. Cette composante est appelée centrale ou de spectre.
L’augmentation de l’effet de fuites se traduit, elle, par un effet en réactivité négatif.
Les sections de capture du Np et de l’Am se révèlent nettement plus importantes d’un facteur
6 à 7 à celle de l’U238 (Cf. chapitre 3). La présence dans le cœur du réacteur de quantités
d’actinides de type Np ou Am en lieu et place de l’Uranium va donc conduire, lors de la
vidange du sodium, à une réduction plus marquée des captures neutroniques.
Les autres contributions à la composante centrale restant, au premier ordre, identiques, de
même que la composante de fuites qui est peu modifiée, la résultante est un effet en réactivité
positif amplifié en présence de Np, Am dans le cœur comme il est indiqué sur la figure
précédente.
Pour les systèmes à neutrons rapides, le passage d’un caloporteur métallique liquide (Na) à un
caloporteur gaz (Gas Fast Reactor (GFR)) permet d’éliminer la contrainte sur la teneur en
actinides mineurs liée à l’effet de vidange, et de s’en tenir aux limites propres des paramètres
de cinétique et de l’effet Doppler. Dans ce cas, cette teneur pourrait être portée à 5%, cette
limite étant alors liée principalement à la conception du combustible et au relâchement
d’hélium induit par la radioactivité α des constituants du combustible.
Teneur en A.M. dans le
Combustible (recyclage homogène)
Cas SFR (EFR)
Caloporteur sodium
Cas GFR
Caloporteur hélium
0 % A.M. 1.8/2.7 % 0.2/0.24 %
2.5 % A.M. 2.2 / 2.9 % 0.24 / 0.26 %
5 % A.M. 2.4 / 3 % 0.27 / 0.28 %
Tableau 5 : Effet de vidange caloporteur (début de Vie/Fin de Vie) en % de réactivité.
4.1.2 L’effet Doppler.
Un certain nombre d’effets de température interviennent dans les réacteurs : les variations de
réactivité associées aux variations de températures créent des contre-réactions et modifient la
cinétique. L’un de ces effets, sans doute le plus important en terme de stabilité du système et
donc de sûreté est relatif à la variation de l’absorption résonnante du combustible. Comme il
est lié à un problème de vitesse relative entre les neutrons et les noyaux résonnants qui
présentent une agitation thermique d’autant plus forte que la température du combustible est
élevée, cet effet est appelé « effet Doppler ».
Si l’on tient compte, lors de l’interaction neutron-noyau, de la (faible) vitesse du noyau-cible
au moment de l’impact, on modifie – très légèrement – la vitesse relative du neutron par
rapport au noyau, c’est-à-dire la vitesse dans le centre de masse. La section efficace qui est
fonction de la vitesse relative est donc modifiée. Si la section efficace varie lentement, cette
modification est minime et sans aucun doute négligeable ; mais, si l’on se trouve au voisinage
d’un pic de résonance, cette faible modification de la vitesse relative peut conduire à une
modification très appréciable de la section efficace.
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