De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

Le remplacement d’U238 par du Np ou de l’Am va donc réduire le β eff global du cœur qui est
le résultat de la pondération des β eff par la contribution à la fission de l’isotope considéré.
Cette diminution déjà sensible pour des teneurs limitée en actinides mineurs, va être
notablement amplifiée pour les cœurs chargés massivement en actinides mineurs, qui peuvent
atteindre des valeurs extrêmement basses de l’ordre de 150 à 200 pcm.
L’intérêt des systèmes sous-critiques alimentés par une source externe de neutrons produits
par un accélérateur de protons (ADS) réside principalement sur cet aspect.
La réduction conjointe du Doppler et du Bêta effectif associée à une augmentation de l’effet
de vidange limite à quelques % la teneur maximale admissible d’actinides mineurs dans le
cœur des réacteurs critiques. La marge de sous-criticité offerte par les ADS permet de
s’accommoder de pénalités plus importantes sur ces coefficients de réactivité et donc
d’accepter des chargements en actinides mineurs plus importants (plusieurs dizaines de %).
4.1.4 La chute de réactivité.
L’évolution de la composition isotopique du combustible au cours de l’irradiation en réacteur
se traduit par une variation de la réactivité qui se décompose en deux termes :
• L’un dû uniquement aux variations de la composition isotopique en noyaux lourds du
combustible,
• L’autre dû uniquement aux produits de fission
Le premier peut être positif ou négatif, il dépend du gain de régénération du combustible,
traduisant la capacité du cœur à produire plus ou moins d’isotopes fissiles que ceux
consommés.
Le second est toujours négatif, de par le caractère uniquement capturant des produits de
fission.
Le remplacement de l’uranium 238 par du Np ou de l’Am, tend à augmenter le gain de
régénération interne (associé au cœur) et donc réduit la perte ou la chute de réactivité au cours
de l’irradiation, ce qui est un effet favorable.
4.1.5 L’antiréactivité des barres de commande.
Les barres de commande assurent le contrôle de la réactivité du cœur. Ces barres assurent une
triple fonction :
• de sûreté : assurer une situation sûre à l’arrêt
• de pilotage : pour optimiser la distribution de puissance dans le cœur
• de compensation : vis-à-vis de la perte de réactivité due à l’évolution isotopique au
cours de l’irradiation et aux variations de réactivité liées à la montée en température et
en puissance.
Elles sont constituées de matières très absorbantes, typiquement du carbure de bore (B 4 C), qui
capture les neutrons essentiellement à basse énergie.
L’introduction d’actinides mineurs en lieu et place d’Uranium 238 va avoir tendance, comme
on l’a vu, à durcir le spectre neutronique, en augmentant la valeur moyenne de l’énergie des
neutrons, d’où une réduction de l’efficacité des barres.
4.2 Limitations sur le chargement d’actinides mineurs en REP.
Les études neutroniques conduisent à situer comme suit les teneurs maximales en actinides
mineurs admissibles en REP pour garder des valeurs acceptables aux coefficients de réactivité
(température et densité du modérateur, température du combustible, efficacité du bore
soluble) :
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