Criticité (nucléaire)

Dans le domaine de l'ingénierie nucléaire, la criticité est une discipline visant à évaluer et prévenir les risques de réaction en chaîne de fission nucléaire incontrôlée. C'est une sous-discipline de la neutronique. On parle d’accident de criticité, dont les conséquences potentielles induites sont une irradiation importante des opérateurs et, dans une moindre mesure, des rejets radioactifs dans l’environnement. Ce risque existe dès lors que de la matière fissile est mise en œuvre en quantité significative dans les installations du cycle du combustible nucléaire ou dans les emballages de transport. La grandeur permettant de quantifier ce risque est le facteur de multiplication effectif keff : inférieur, égal ou supérieur à 1 suivant que le système considéré est respectivement sous-critique, critique ou sur-critique. En France, une règle fondamentale de sûreté (RFS 1.3.c) a été établie par l'Autorité de sûreté nucléaire (ASN) spécialement pour le risque de criticité. Le keff est le rapport du nombre total de neutrons produits dans un milieu fissile donné au cours d'un intervalle de temps, au nombre total de neutrons perdus par absorption et par fuite au cours du même intervalle de temps toutes choses égales par ailleurs (ne sont pas considérés dans ce rapport les neutrons produits par des sources dont les intensités ne sont pas fonction du processus de réaction en chaîne): Si keff < 1 (production de neutrons < absorption + fuites), la configuration est sous-critique. La réactivité d'une installation dépend donc de différents facteurs : Production : masse et type de matière fissile, conditions de modération. Fuites : densité de la matière fissile, forme géométrique, conditions de réflexion, interactions. Absorption : poisons neutroniques (bore, cadmium, gadolinium, etc ...), hydrogène, Selon les installations, il existe différents moyens de limiter la réactivité, ce sont les modes de contrôle : contrôle par la quantité de matière fissile (masse et/ou concentration) ; contrôle par la géométrie du procédé : contrôle par l'empoisonnement neutronique : contrôle par la modération du milieu fissile.