De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

énergie potentielle à l'atome. L'atome rencontré se trouve alors dans un état excité. La désexcitation du
noyau se produit dans la plupart des cas par une émission de rayons gamma. La diffusion élastique est
possible pour toutes les énergies concevables du neutron. La diffusion inélastique est seulement
possible si l'énergie du neutron est suffisante pour amener l'atome dans un état excité.
Capture neutronique
Lorsqu'un neutron est capturé par un noyau, apparaît un noyau composé, la plupart du temps dans un
état excité (avec une énergie supérieure) .Lors de la collision inélastique, un neutron d'une énergie plus
faible est expulsé immédiatement, le noyau reste dans un état excité. A la place de l'expulsion d'un
neutron on peut avoir un noyau composé qui se désintègre par un autre processus. Par exemple, le
noyau peut céder son énergie sous la forme d'un rayonnement gamma, ou des particules béta ou alpha,
c'est ce procédé que l'on appelle la capture neutronique. Ce type d'interaction est fréquent et aura dans
la plupart des cas une plus grande probabilité de se produire pour des neutrons de basse énergie. On
parle généralement d'absorption neutronique. S'il n'y a pas de nouvelle émission de neutron on parle
alors plus spécifiquement de capture neutronique.
Fission induite
La fission induite est une forme particulière de l'absorption neutronique. Après que le noyau ait
absorbé le neutron l'atome va se décomposer en 2 noyaux plus légers et un certain nombre de neutrons
seront émis comme mentionné dans le paragraphe précédent.
1.5 Sections efficaces microscopiques
L'interaction des neutrons peut être décrite d'une manière quantitative à l'aide du concept de section
efficace. Si un matériau est exposé à un faisceau de neutron, le taux de réaction sera dépendant du
nombre de neutron, de leurs vitesses, du nombre et du type de noyaux dans le matériau considéré.
C'est pourquoi la section efficace est une mesure de la probabilité avec laquelle une interaction
neutron-noyau peut avoir lieu et est une caractéristique du noyau et de l'énergie du neutron incident.
Supposons un faisceau I de neutron mono énergétique uniforme qui arrive perpendiculairement sur
une fine surface (d'épaisseur dx ) par unité de surface (m²) d'un matériau ayant N atomes par m³ . Il y
a donc N.dx atomes par m². On définit C comme étant le nombre d'interaction individuelle (par ex
capture) qui surviennent par m². La section efficace σ pour un type d'interaction particulier (pour une
énergie donnée du neutron incident) est alors définie par le taux de réaction moyen par noyau et par
neutron dans le faisceau
C
2
σ = m / noyau (10)
( N.
dx)
I
Parce que la plupart des interactions sont de l'ordre de 10 -26 à 10 -30 m 2 par noyau, on utilise une unité
appelée le barn qui correspond à 1 barn=10 -24 cm² soit 10 -28 m². Les différentes interactions avec leur
section efficace respective sont :
• σ a : absorption
• σ f : fission
• σ c : capture
• σ s : diffusion (scattering)
• σ el : diffusion élastique
• σ in : diffusion inélastique
• σ t : section efficace totale
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