Dans le domaine de la sécurité nucléaire et de la conception des réacteurs à neutrons rapides, l’expérience Chi-Nu au Laboratoire National de Los Alamos (USA) apporte des données essentielles et inédites. Cette recherche de plusieurs années devrait influencer la compréhension et l’application des réactions de fission nucléaire.
Le projet Chi-Nu, qui s’est étendu sur plusieurs années, a mesuré le spectre énergétique des neutrons émis lors de la fission induite par neutrons. Cette expérience a récemment conclu l’analyse d’incertitude la plus détaillée et la plus étendue sur les trois éléments actinides majeurs : l’uranium-238, l’uranium-235 et le plutonium-239.
« La fission nucléaire et les réactions en chaîne associées n’ont été découvertes qu’il y a un peu plus de 80 ans, et les expérimentateurs travaillent encore à fournir une image complète des processus de fission pour les actinides majeurs », a commenté Keegan Kelly, physicien au Laboratoire National de Los Alamos. « Au cours de ce projet, nous avons observé des signatures claires de processus de fission qui, dans de nombreux cas, n’avaient jamais été observées dans aucune expérience précédente. »
Des données cruciales pour la fission et la conception des réacteurs
L’expérience a permis de mesurer le spectre des neutrons de fission rapide de l’uranium 238 : l’énergie du neutron induisant la fission – le neutron qui s’écrase sur un noyau et le divise – et la distribution d’énergie potentiellement étendue (le spectre) des neutrons libérés à la suite de cette fission.
Chi-Nu se concentre sur la fission induite par des « neutrons rapides », avec des énergies de neutrons incidents se comptant en millions d’électron-volts, où les mesures ont été traditionnellement rares.
En conjonction avec des mesures similaires sur l’uranium-235 et le plutonium-239, les résultats des expériences Chi-Nu constituent désormais, dans de nombreux cas, la principale source de données expérimentales orientant les efforts modernes pour évaluer le spectre des neutrons de fission prompts.
Ces données éclairent les modèles nucléaires, les calculs de Monte Carlo, les calculs de performance des réacteurs et plus encore.
Applications futures des compétences Chi-Nu
Les chercheurs continuent de dresser un tableau complet des isotopes actinides. Dans des travaux connexes financés par le Programme de Sécurité et de Criticité Nucléaire, l’équipe expérimentale Chi-Nu collecte et analyse actuellement des données sur le plutonium-240 et l’uranium-233.
Avec la conclusion des mesures du Bureau des sciences expérimentales, l’équipe envisage d’appliquer les compétences et les méthodologies acquises dans les mesures des neutrons de fission à une série d’autres isotopes. Ils orientent également leurs efforts vers les mesures des neutrons émis lors des réactions de diffusion des neutrons, où les neutrons se transportent à travers un matériau tout en déposant de l’énergie. Les spectres d’énergie et angulaires des neutrons et des rayons gamma émis sont mesurés, ainsi que la probabilité que la réaction se produise, généralement désignée sous le nom de section efficace de diffusion des neutrons.
En synthèse
Les données fournies par l’expérience Chi-Nu au Laboratoire National de Los Alamos constituent une contribution significative à la compréhension de la fission nucléaire et à l’amélioration des applications liées à la sécurité nucléaire et à la conception des réacteurs. Ces résultats, qui s’inscrivent dans une démarche scientifique rigoureuse et détaillée, promettent d’influencer positivement les avancées technologiques dans le domaine de l’énergie nucléaire.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’expérience Chi-Nu?
L’expérience Chi-Nu est un projet de recherche mené au Laboratoire National de Los Alamos qui a mesuré le spectre énergétique des neutrons émis lors de la fission nucléaire induite par neutrons.
Quels sont les éléments actinides étudiés par Chi-Nu?
Chi-Nu a analysé les éléments actinides majeurs tels que l’uranium-238, l’uranium-235 et le plutonium-239.
Quelle est l’importance des données recueillies par Chi-Nu?
Les données de Chi-Nu sont essentielles pour guider les modèles nucléaires, les calculs de performance des réacteurs et d’autres applications en sécurité nucléaire.
Quelles sont les futures applications des compétences acquises par l’équipe Chi-Nu?
L’équipe Chi-Nu prévoit d’appliquer ses compétences en matière de mesure des neutrons de fission à d’autres isotopes et à l’étude des réactions de diffusion des neutrons.
Quelle est la prochaine étape pour l’équipe Chi-Nu?
L’équipe continue d’analyser des isotopes comme le plutonium-240 et l’uranium-233 et se tourne vers de nouvelles mesures dans le domaine de la diffusion des neutrons.
Références
Légende illustration principale : Le physicien Keegan Kelly installe une cible de comptage des fissions contenant environ 100 milligrammes d’un actinide intéressant pour une expérience Chi-Nu. L’appareil comprend 54 détecteurs de neutrons à scintillation liquide et 22 détecteurs en verre de lithium pour mesurer les neutrons dans différentes gammes d’énergie.
Article : “Measurement of the 238U(n, f) prompt fission neutron spectrum from 10 keV to 10 MeV induced by neutrons with 1.5–20 MeV energy.” Physical Review C. DOI: 10.1103/PhysRevC.108.024603
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