Préface iii
Préambule xvii
Comment lire ce livre? xxi
I Introduction 1
II Qu’est-ce que lerisque de criticité ? 7
1 Définitions 11
1.1 Accident decriticité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2 Risque decriticité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.1 Criticité .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.2.2 Risque . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3Sûreté-criticité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4 Criticien . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 Introduction aurisque de criticité 15
2.1 Conséquences d’unaccident de criticité . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Quand y-a-t-ilun risque de criticité ? . . . . . . . . . . . . . 17
2.3Sûreté-criticité et défense en profondeur . . . . . . . . . . . 18
2.4 Comparaisonentre la sûreté-criticité et la physique des réacteurs. . . . . . . . . . . . .. . . . 20
2.5 Comparaisonentre la sûreté-criticité et la radioprotection . 21
III Phénomènesphysiques et éléments de neutronique à l’usage des criticiens 23
3 Rappels desphénomènes physiques 27
3.1 Matière etradioactivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1.1 Atomes,noyaux et nucléons . . . . . . . . . . . . . 27
3.1.2 Quantité dematière, nombre d’Avogadro et unité de
masse atomique . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.3 Massemolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.1.4 Isotopes d’unélément . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.5Radioactivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.1.6 Énergie . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.1.7 Mode dedésintégration . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.8 Chaîne dedécroissance . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2 Introductionau concept de dose . . . . . . . . . . . . . . . 39
4 Le neutron 43
4.1 Fissioninduite et réaction en chaîne . . . . . . . . . . . . . 43
4.1.1 Défaut demasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.1.2 Barrière defission et risque de criticité . . . . . . . 47
4.1.3 Réaction defission en chaîne . . . . . . . . . . . . . 49
4.1.4 Énergie dela fission . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.1.5 Neutronsémis par la fission . . . . . . . . . . . . . 50
4.2 Fissionspontanée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.3 Photofission .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.4 Réaction (α, n) . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.5 Émission deneutrons « retardés » . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.6 Autres sourcesde neutrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
IV Neutronique «statique » 57
5 Interactions entrele neutron et la matière 61
5.1 Notions desection efficace microscopique et macroscopique 61
5.1.1 Sectionefficace microscopique . . . . . . . . . . . . 61
5.1.2 Sectionefficace macroscopique . . . . . . . . . . . . 68
5.2 Probabilité depremière interaction et libre parcours moyen 69
5.3 Notion de fluxet de flux en phase . . . . . . . . . . . . . . 70
5.4 Notion decourant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.5 Bilanneutronique macroscopique, k∞ et formule desquatre facteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
6 Équation deBoltzmann 77
6.1 Formeintégro-différentielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
6.2 Formeintégrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
6.3 Notion de keffet de réactivité . . . . . . . . . . .. . . . . . 83
6.4 Équation duralentissement et notion d’autoprotection . . . 84
6.4.1Ralentissement des neutrons . . . . . . . . . . . . . 84
6.4.2 Équation duralentissement . . . . . . . . . . . . . . 89
6.4.3 Notion d’autoprotection. . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.4.4Thermalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
7 Équation de ladiffusion 99
7.1 Approximationde la diffusion et loi de Fick . . . . . . . . . 99
7.2 Équation de ladiffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.2.1 Applicationpour un système sphérique . . . . . . . 104
7.3 Longueur d’extrapolation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
7.3.1 Corps noir .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
7.3.2 Réflecteuret notion d’albédo . . . . . . . . . . . . . 108
7.4 Formulessimples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
7.4.1 Formule du keff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111
7.4.2 Rayoncritique d’une sphère nue et densité du milieu 112
7.4.3 B2met densité du milieu . . . . . . . . .. . . . . . . 113
7.4.4 k∞ et densité du milieu . . . . . . . . .. . . . . . . 113
7.4.5 Conversionde géométrie . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.4.6 Distance àvol d’oiseau parcourue par un neutron et aire de migration (M2) . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.5 Théorie à deuxgroupes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
7.5.1 Théorie à1,5 groupe . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
