Flux de neutrons - Neutron flux
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Le flux de neutrons , , est une grandeur scalaire utilisée en physique nucléaire et en physique des réacteurs nucléaires . C'est la longueur totale parcourue par tous les neutrons libres par unité de temps et de volume. De manière équivalente, il peut être défini comme le nombre de neutrons traversant une petite sphère de rayon dans un intervalle de temps, divisé par (la section transversale de la sphère) et par l'intervalle de temps. L' unité usuelle est le cm -2 s -1 (neutrons par centimètre carré par seconde).
La fluence neutronique est définie comme le flux neutronique intégré sur une certaine période de temps, son unité habituelle est donc le cm -2 (neutrons par centimètre carré).
Flux de neutrons naturels
Le flux de neutrons dans les étoiles à branches géantes asymptotiques et dans les supernovae est responsable de la majeure partie de la nucléosynthèse naturelle produisant des éléments plus lourds que le fer . Dans les étoiles, il existe un flux de neutrons relativement faible de l'ordre de 10 5 à 10 11 cm −2 s −1 , ce qui entraîne une nucléosynthèse par le processus s ( processus lent de capture de neutrons ). En revanche, après l'effondrement du cœur d'une supernova, il y a un flux de neutrons extrêmement élevé, de l'ordre de 10 32 cm −2 s −1 , résultant en une nucléosynthèse par le processus r ( processus rapide de capture de neutrons ).
Le flux de neutrons atmosphérique, provenant apparemment d'orages, peut atteindre des niveaux de 3·10 −2 à 9·10 +1 cm −2 s −1 . Cependant, des résultats récents (considérés comme invalides par les chercheurs originaux) obtenus avec des détecteurs de neutrons à scintillation non blindés montrent une diminution du flux de neutrons pendant les orages. Des recherches récentes semblent soutenir que la foudre génère 10 13 – 10 15 neutrons par décharge via des processus photonucléaires .
Flux de neutrons artificiels
Le flux de neutrons artificiels fait référence au flux de neutrons d'origine humaine, soit en tant que sous-produits de la production d'armes ou d'énergie nucléaire, soit pour une application spécifique telle qu'à partir d'un réacteur de recherche ou par spallation . Un flux de neutrons est souvent utilisé pour initier la fission de gros noyaux instables. Le ou les neutrons supplémentaires peuvent rendre le noyau instable, ce qui l'amène à se désintégrer (séparer) pour former des produits plus stables. Cet effet est essentiel dans les réacteurs à fission et les armes nucléaires .
Dans un réacteur à fission nucléaire, le flux de neutrons est la principale grandeur mesurée pour contrôler la réaction à l'intérieur. La forme du flux est le terme appliqué à la densité ou à la force relative du flux lorsqu'il se déplace dans le réacteur. Typiquement, le flux de neutrons le plus fort se produit au milieu du cœur du réacteur, devenant plus bas vers les bords. Plus le flux de neutrons est élevé, plus il y a de chances qu'une réaction nucléaire se produise car il y a plus de neutrons traversant une zone par unité de temps.
Fluence des neutrons de la paroi de la cuve du réacteur
Une cuve de réacteur d'une centrale nucléaire ( REP ) typique supporte pendant 40 ans (32 années de réacteur complet) de fonctionnement environ 6,5 × 10 19 cm -2 ( E > 1 MeV ) de fluence neutronique. Le flux de neutrons provoque la fragilisation des cuves des réacteurs .