Neutronique

Neutronique :

Les composants clés d’un réacteur sont le combustible, le modérateur et le caloporteur. Un réacteur CANDU utilise un combustible à base de dioxyde d’uranium naturel,un modérateur à eau lourde et un caloporteur également à eau lourde.

Un réacteur CANDU utilise tout comme un REP un combustible au dioxyde d'uranium.Seulement le réacteur CANDU est unique dans le sens où il utilise de l'uranium naturel et non de l'uranium enrichi.L’uranium naturel est constitué à 99,3 % d’uranium 238, qui n’est pas

fissile et de 0,7 % d’uranium 235 fissile.La probabilité d’une collision entre un neutron et un atome fissile est plus grande dans le combustible enrichi, ce qui permet d’entretenir une réaction en chaîne avec un nombre moins élevé de neutrons. Cependant, le réacteur CANDU utilise efficacement les neutrons et le combustible qui est peu coûteux, ce qui le rends relativement efficace.

Contrairement à un REP, le réacteur CANDU utillise l'eau lourde comme modérateur,dans ce cas une grande quantité d'eau lourde est requise pour ralentir les neutrons, de très grands réacteurs sont alors nécessaires, mais une grande cuve sous pression est difficile à construire et est très coûteuse. Pour pallier à ce problème et pouvoir utiliser l'uranium naturel, les concepteurs ont mis en place un réacteur à tubes de force qui prévoit des circuits distincts pour le modérateur et le caloporteur. ( voir partie dimensionnement thermique pour plus de détails). Cette conception présente plusieurs avantages :le faible coût du chargement de combustible, ainsi qu'un chargement de combustible en marche, cela permet de maintenir un taux de production élevé pour les réacteurs CANDU.

La concentration d’uranium 235 dans l’uranium naturel est faible, alors le nombre de neutrons qui bombardent le combustible doit être élevé. La conception d’un réacteur en fonction du combustible choisi doit permettre de réduire le plus possible les pertes de neutrons.

Les scientifiques canadiens savaient que le combustible au dioxyde d’uranium, utilisant de l’uranium naturel, nécessitait du D2O comme modérateur. Tout autre modérateur aurait absorbé trop de neutrons.

Une grande cuve comportant des centaines de canaux contient le modérateur. Cette cuve est appelée calandre. Elle mesure environ 6 mètres de longueur et 7 mètres de diamètre. La calandre n’est pas une cuve sous pression. Le modérateur est refroidi de manière à ne pas entrer en ébullition et à ne pas exercer une pression sur la structure. Les disques de rupture de calandre protègent la calandre contre toute surpression. La figure suivante qui illustre le cœur du réacteur CANDU montre ces disques.

L’eau lourde absorbe un petit nombre de neutrons, mais n’est pas aussi efficace que l’eau ordinaire pour les ralentir. Pour la même puissance de sortie, un réacteur à l’eau lourde est plus grand qu’un réacteur utilisant l’eau ordinaire comme modérateur.

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