Quelle est la principale différence entre un réacteur thermique et un réacteur nucléaire rapide?


Réponse 1:

«Thermique» ou «Rapide» se réfère au spectre énergétique du flux neutronique.

Tout comme un spectre de lumière généré par un prisme montre où il y a beaucoup de lumière et où il y en a peu, de même aussi avec un spectre de neutrons. Vous pouvez intégrer pour trouver l'énergie «la plus probable» pour un spectre.

Les spectres «rapides» sont ceux où l'énergie neutronique moyenne est supérieure à 400 k eV. Les «thermiques» sont ceux où l'énergie neutronique moyenne est inférieure à 1 eV. Si l'énergie se situe entre ces deux, le spectre est dit «épithermal».

En raison de la physique de la fission nucléaire, un neutron rapide fissionnera plus de matières fissiles que la seule matière fissile qui peut être fissionnée par un neutron thermique. Ceci est pris en compte dans les calculs comme le «facteur de fission rapide». Une autre chose qui se produit lorsqu'une fission rapide se produit est que davantage de neutrons sont libérés de la fission. Ces deux contributions au flux de neutrons signifient qu'un réacteur rapide peut avoir suffisamment de neutrons supplémentaires pour «reproduire» des matières fertiles en matières fissiles, alors que seul le cycle du combustible au thorium peut se reproduire dans des noyaux thermiques.


Réponse 2:

D'abord quelques faits.

Les neutrons libérés dans la fission ont une distribution d'énergies allant jusqu'à environ 10 MeV.

L'U238 est relativement difficile à fissionner - il a une section efficace assez élevée pour absorber un neutron si ces neutrons sont à des énergies plus élevées. À court terme, il s'agit d'une absorption parasite. À long terme, cette absorption produit du Pu239.

Le nombre de neutrons produits par événement de fission est plus élevé si la fission est causée par un neutron incident de plus haute énergie.

Les réacteurs thermiques ralentissent les neutrons le plus rapidement possible afin que moins de neutrons soient perdus dans l'U238 - les neutrons sont rapidement ralentis vers les énergies où ils fissionnent la section efficace de U235 (et Pu239) éclipsent la section efficace d'absorption de U238. Ils le font en incluant un modérateur dans la conception, une substance avec un noyau léger qui peut absorber beaucoup d'énergie d'un neutron en une seule collision (eau, eau lourde, graphite sont les trois substances généralement utilisées pour la modération).

Les réacteurs rapides utilisent exactement la stratégie inverse - ils essaient de maintenir les neutrons à des énergies élevées aussi longtemps que possible. De cette façon, ils augmentent les fissions rapides, dont certaines sont dans la gamme où plus de neutrons sont générés par fission. Ces neutrons supplémentaires sont perdus par absorption dans U238 et génèrent plus de Pu239. Il y a suffisamment de neutrons supplémentaires pour générer suffisamment de Pu239 pour alimenter la prochaine région de carburant.


Réponse 3:

D'abord quelques faits.

Les neutrons libérés dans la fission ont une distribution d'énergies allant jusqu'à environ 10 MeV.

L'U238 est relativement difficile à fissionner - il a une section efficace assez élevée pour absorber un neutron si ces neutrons sont à des énergies plus élevées. À court terme, il s'agit d'une absorption parasite. À long terme, cette absorption produit du Pu239.

Le nombre de neutrons produits par événement de fission est plus élevé si la fission est causée par un neutron incident de plus haute énergie.

Les réacteurs thermiques ralentissent les neutrons le plus rapidement possible afin que moins de neutrons soient perdus dans l'U238 - les neutrons sont rapidement ralentis vers les énergies où ils fissionnent la section efficace de U235 (et Pu239) éclipsent la section efficace d'absorption de U238. Ils le font en incluant un modérateur dans la conception, une substance avec un noyau léger qui peut absorber beaucoup d'énergie d'un neutron en une seule collision (eau, eau lourde, graphite sont les trois substances généralement utilisées pour la modération).

Les réacteurs rapides utilisent exactement la stratégie inverse - ils essaient de maintenir les neutrons à des énergies élevées aussi longtemps que possible. De cette façon, ils augmentent les fissions rapides, dont certaines sont dans la gamme où plus de neutrons sont générés par fission. Ces neutrons supplémentaires sont perdus par absorption dans U238 et génèrent plus de Pu239. Il y a suffisamment de neutrons supplémentaires pour générer suffisamment de Pu239 pour alimenter la prochaine région de carburant.