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Concept
Coefficient modérateur
Résumé
Le coefficient modérateur ou le coefficient thermique modérateur, ou encore coefficient de vide, est une grandeur utilisée en physique des réacteurs nucléaires. Elle caractérise l'évolution de la réactivité du réacteur en cas de diminution de la densité du fluide caloporteur. Un exemple serait le cas d'une excursion de puissance ou une fuite importante conduisant à la formation de bulles de vapeur dans l'eau utilisée comme liquide de refroidissement.
Au sens de la physique des réacteurs, la réactivité mesure la tendance du réacteur à augmenter sa puissance, la diminuer, ou se maintenir à l'état stable (état critique). Le coefficient de vide mesure l'un des facteurs de la réactivité.
Les réacteurs dont le modérateur ou le caloporteur est liquide ont en général un coefficient de vide négatif ou positif. Les réacteurs sans liquides (par exemple modérés au graphite et refroidis par un gaz) ont un coefficient de vide nul.
Un coefficient de vide négatif (cas des réacteurs à eau pressurisée du parc français) correspond à un effet auto-stabilisant de la réaction nucléaire : si la puissance neutronique augmente, la densité de l'eau diminue, ce qui a pour effet de diminuer la densité du modérateur (l'eau est à la fois caloporteur et modérateur), d'où une diminution de la puissance.
En revanche, un coefficient de vide positif (cas des réacteurs de type Tchernobyl) correspond à un auto-emballement potentiel du réacteur ; c'est l'un des facteurs qui ont mené à la catastrophe de Tchernobyl en 1986.
Les réacteurs à fission nucléaire fonctionnent avec des réactions nucléaires en chaîne, dans lesquelles chaque noyau qui subit une fission libère de la chaleur et des neutrons. Chaque neutron peut impacter un autre noyau et provoquer sa fission. La vitesse de ce neutron affecte sa probabilité de provoquer une fission supplémentaire, tout comme la présence de matériau absorbant les neutrons. D'une part, les neutrons lents sont plus facilement absorbés par les noyaux fissiles que les neutrons rapides, donc un modérateur de neutrons qui ralentit les neutrons augmentera la réactivité d'un réacteur nucléaire.
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