De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

La figure suivante, montre l’incidence de l’effet Doppler pour la première et la principale
résonance de l’uranium 238.
Figure 8 : Elargissement par effet Doppler de la grande résonance de l’uranium 238.
On notera deux caractéristiques essentielles : la résonance s’élargit ; le pic s’abaisse. On peut
démontrer que cela se fait à intégrale de résonance (aire sous la courbe) constante.
Cela pourrait laisser penser que ces deux modifications à intégrale constante ne causeraient
guère d’effet neutronique : mais cela est faux : à cause de l’élargissement de la résonance, et
même à intégrale constante, l’intervalle en énergie sur lequel la probabilité de capture excède
notablement celle de transfert par diffusion à plus basse énergie (hors de la résonance), ce qui
se traduit par une absorption accrue des neutrons dont l’énergie se situe dans cet intervalle
élargi.
Ainsi, l’effet Doppler conduit à une augmentation de l’absorption résonnante ; en particulier,
à une augmentation de la capture résonnante par l’uranium 238 (capture sans fission) donc à
une diminution du facteur de multiplication : c’est la raison pour laquelle le coefficient de
l’effet Doppler est en pratique négatif.
En RNR, compte tenu de la distribution des neutrons en fonction de l’énergie (Cf figure n° 4)
la contribution à l’effet Doppler se fait essentiellement dans la zone de 100 eV à 10 000 eV
avec un pic autour de 1 keV.
En comparant l’allure des sections efficaces de capture du Np et de l’Am à celle de l’U238,
(Cf. figure 3), on constate deux choses :
• le domaine des résonances de l’U238 est très large de 10eV à 10 000 eV, ceux du Np
et Am sont beaucoup plus limités de 1 à 100 eV. Ainsi la contribution du Np ou de
l’Am à l’effet Doppler est très faible car la zone de leurs résonances est trop basse en
énergie là où la densité neutronique en RNR est quasi-nulle.
• l’amplitude des sections d’absorption du Np et Am est plus importante sur ce domaine
énergétique que celle de l’U238.
En conséquence, le remplacement d’U238 par du Np ou de l’Am va réduire la densité
neutronique dans la zone d’énergie d’intérêt et donc de facto réduire l’effet Doppler de
l’U238.
267