Énergie nucléaire
Fission et fusion
Ce livre est issu d'un cours sur les énergies donné à l'université Pierre-et-Marie-Curie (PVI) depuis plus de six ans. Il ne s'agit pas ici d'essayer de convaincre qui que ce soit de quoi que ce soit, encore moins de donner un avis.Il s'agit simplement, dans un esprit universitaire, de réunir des informations sur l'énergie nucléaire et de [...]
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Auteur : Pierre CHARLES
Editeur : Ellipses
Collection : Physique - LMD Universités Écoles d'ingénieurs - L3
Date parution : 02/2007Alerte dispo
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Quel est le sujet du livre "Énergie nucléaire"
Ce livre est issu d'un cours sur les énergies donné à l'université Pierre-et-Marie-Curie (PVI) depuis plus de six ans. Il ne s'agit pas ici d'essayer de convaincre qui que ce soit de quoi que ce soit, encore moins de donner un avis.
Il s'agit simplement, dans un esprit universitaire, de réunir des informations sur l'énergie nucléaire et de les présenter de telle manière qu'elles soient abordables par un étudiant de licence. L'expérience acquise auprès des étudiants a montré qu'on gagnait beaucoup à replacer l'analyse de l'énergie nucléaire dans son cadre historique. D'une part l'ordre historique fournit un fil conducteur permettant de relier des éléments très divers ; d'autre part il stimule l'intérêt en suscitant le désir de connaître « la suite de l'histoire ».
Une version simplifiée de ce cours a été donnée en L1, dans le cadre d'un enseignement de « culture générale et scientifique ». Notre sujet permet en effet de nombreux développements pouvant intéresser un large public.
On trouvera au premier chapitre un résumé des quelques notions de physique nucléaire indispensables à notre sujet. Le chapitre 2 traite du principe de fonctionnement des réacteurs à neutrons thermiques. Les aspects environnementaux sont abordés au chapitre 3 et l'avenir du nucléaire au chapitre 4.
Les trois derniers chapitres sont dédiés à la fusion contrôlée. La conclusion replace le débat sur les énergies dans le cadre plus large des rapports entre Science et Société. Quelques compléments placés à la fin de l'ouvrage permettront au lecteur d'approfondir certains sujets.
L'auteur, docteur d'Etat en Physique nucléaire, est maître de conférences à l'université Pierre-et-Marie-Curie. Il a toujours accordé beaucoup d'attention aux questions pédagogiques, qu'il s'agisse de travaux pratiques de Physique nucléaire, de travaux dirigés en Mécanique quantique, en Physique des particules ou en Mathématiques pour physiciens, ou de ce cours sur l'Energie nucléaire.
En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Physique nucléaire.Sommaire et contenu du livre "Énergie nucléaire - Fission et fusion"
Table des matièresQuelques points de repère 9
1.
Un minimum de physique nucléaire 11
1.1
Quelques définitions 11
1.2
La classification périodique 12
1.2.1
De l'hydrogène à l'uranium 13
1.2.2
Les transuraniens 15
1.2.3
Les nouveaux éléments 19
1.3
Masse, états excités, énergie de liaison 20
1.3.1
Définitions 20
1.3.2
La vallée de stabilité et les paraboles de masses 23
1.4
Le processus de fission 26
1.4.1
Généralités 26
1.4.2
La barrière de fission 30
1.4.3
Aspect énergétique de la fission 33
2.
Principe de fonctionnement des réacteurs
à neutrons thermiques 37
2.1
Généralités 38
2.1.1
Le ralentissement des neutrons 38
2.1.2
La réaction en chaîne et le bilan neutronique 43
2.1.2.1
Le facteur d'utilisation thermique f 43
2.1.2.2
Le facteur de reproduction Tl 45
2.1.2.3
Le facteur de fission rapide E 47
2.1.2.4
La probabilité de thermalisation p 47
2.1.3
Les neutrons différés 48
2.1.3.1
Existence des neutrons différés 48
2.1.3.2
Neutrons différés et réactivité 49
2.2
Les réacteurs à neutrons thermiques 53
2.2.1
La filière UNGG 54
2.2.1.1
Etude d'un cas d'école 54
2.2.1.2
Le réacteur UNGG réel 55
2.2.2
Les réacteurs à uranium enrichi: la filière REP 57
2.2.2.1
Description d'un réacteur REP 57
2.2.2.2
La gestion du combustible dans un REP 64
2.2.2.3
Bilan de puissance dans un REP 65
2.2.3
Accumulation des produits de fission: les poisons 70
2.2.4
Les coefficients de température 71
2.2.5
Les méthodes d'enrichissement 75
2.2.6
Principales filières de réacteurs
à neutrons thermiques 77
3.
Nucléaire et environnement 79
3.1
Les barrières 79
3.2
Rejets des installations nucléaires 81
3.3
Le cycle du combustible 86
3.4
La gestion des déchets et des matières valorisables 89
3.4.1
Les matières valorisables 89
3.4.2
Les déchets 89
3.5
Les accidents nucléaires 93
3.5.1
L'accident de Three Mile Island 93
3.5.2
La catastrophe de Tchernobyl 94
3.5.3
Et nous? 97
3.6
Nucléaire et attentats 99
4.
Bilan et perspectives 103
4.1
EPR, un projet évolutionnaire 110
4.2
La surgénération 112
4.2.1
Le cycle uranium-plutonium et l'arrêt de Superphénix 113
4.2.2
Le cycle thorium-uranium et le réacteur hybride 114
4.2.2.1
Le projet initial de C. Rubbia 115
4.2.2.2
Le projet MYRRHA 119
4.3
Generation 4 120
4.4
L'avenir de la gestion des déchets radioactifs 124
4.4.1
Rappel sur la loi de 1991 124
4.4.2
Le point de la situation 125
4.5
Le programme PACE 131
4.6
Le nucléaire dans le monde 132
5.
Les réactions de fusion 141
5.1
Introduction 141
5.2
La fusion dans les étoiles 142
5.3
Une seule réaction envisageable dans un réacteur 145
5.4
Les réserves énergétiques 147
5.5
Le critère de Lawson 148
6.
Le confinement magnétique 151
6.1
Particule chargée dans un champ uniforme 151
6.2
La pression magnétique 151
6.3
L'effet miroir 153
6.4
Les machines à miroirs 155
6.5
Dérives dans un champ magnétique 156
6.6
Les machines toroïdales 158
6.6.1
Les stellarators 161
6.6.2
Les tokamaks 161
6.6.2.1
Le JET 162
6.6.2.2
Les performances 167
6.6.2.3
Le projet ITER 168
6.7
Fusion et sûreté 170
7.
Le confinement inertiel 173
7.1
Retour sur le critère de Lawson 173
7.2
L'implosion 173
7.3
La seconde forme du critère de Lawson 174
7.4
Bilan énergétique pour une cible de 5 mg 176
7.5
Les grands projets 176
Conclusion 177
Compléments 187
Cl Principaux processus radioactifs 189
C2 Section efficace 192
C3 Décroissance radioactive 193
C4 Ralentissement d'un neutron lors d'un choc élastique 199
C5 Facteur d'utilisation thermique d'un REP 200
C6 Les éléments 202
C7 L'enchaînement des faits 203
C8 Prométhée 206
C9 Le rayonnement cosmique 207
ClO Les lois de 2005-2006 208
Bibliographie 211
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