Modérateur (nucléaire)

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Placé au cœur d'un réacteur nucléaire, le modérateur est l'élément qui ralentit la vitesse des neutrons sans les absorber, permettant ainsi une réaction nucléaire en chaîne efficace. L'élément retenu pour concevoir le modérateur d'un réacteur nucléaire est le plus souvent de l'hydrogène, du deutérium ou du carbone.

Le principe de ralentissement des neutrons est théorisé par le concept de thermalisation des neutrons et est utilisé dans les réacteurs à neutrons thermiques.

Principe[modifier | modifier le code]

Le ralentissement des neutrons est obtenu par un choc entre ce neutron et les noyaux d'atomes du modérateur. Lors de ce choc, une partie de l'énergie du neutron est transmise au noyau, ce qui provoque le ralentissement. Un bon modérateur doit avoir une section efficace à la fois élevée pour les chocs élastiques, mais la plus faible possible pour l'absorption, afin d'éviter la capture neutronique. De plus, le ralentissement sera d'autant plus efficace que le noyau a une masse proche de celle du neutron.

Matériaux utilisés[modifier | modifier le code]

  • Hydrogène : sous la forme d'eau ordinaire (« eau légère »), dans un réacteur à eau légère, par exemple le REP. C'est le modérateur le plus efficace, la masse du noyau étant très proche de celle du neutron. Cependant, la capture neutronique est assez importante, ce qui conduit à une grande perte de neutrons. D'où la nécessité de l'uranium enrichi pour fonctionner. Les hydrocarbures ne peuvent être utilisés car ils ne sont pas stables chimiquement en température et sous le flux neutronique intense.
  • Deutérium : sous la forme d'eau lourde, dans un réacteur à eau lourde, par exemple le CANDU. Modérateur moins efficace que l'hydrogène, mais la capture neutronique étant plus faible, les réacteurs modérés à l'eau lourde peuvent utiliser de l'uranium naturel. Cependant, l'eau lourde est un composé onéreux.
  • Carbone : sous la forme de graphite ou carbone pyrolytique, utilisé par exemple sur les réacteurs UNGG, les RBMK et le réacteur à lit de boulets. Certains de ces réacteurs peuvent utiliser de l'uranium naturel.
  • Béryllium : sous forme métallique. Le béryllium est cher et toxique, c'est pourquoi son utilisation est limitée.

Liens externes[modifier | modifier le code]