Réacteur nucléaire de recherche

Un réacteur nucléaire de recherche sert principalement de source de neutrons pour la recherche et développement de la filière électronucléaire par l'étude du comportement des matériaux et des combustibles nucléaires face à des sollicitations neutroniques, thermohydrauliques ou chimiques représentatives du fonctionnement en vraie grandeur d'un réacteur industriel. Un réacteur de recherche peut servir aussi à la formation des personnels de l'industrie électronucléaire, à la médecine nucléaire pour la production de radioisotopes médicaux, ou à l'industrie nucléaire militaire. Contrairement aux réacteurs de puissance utilisés pour la production d'électricité ou la propulsion nucléaire, le but d'un réacteur de recherche n'est pas de fournir de l'énergie, bien que son principe physique soit fondamentalement le même. C’est à Enrico Fermi que l'on doit le premier réacteur nucléaire de recherche : la Chicago Pile-1 en 1942. Aujourd'hui, plus de 200 réacteurs nucléaires de recherche sont en

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Réacteur nucléaire

Un réacteur nucléaire est un ensemble de dispositifs comprenant du combustible nucléaire, qui constitue le « cœur » du réacteur, dans lequel une réaction en chaîne peut être initiée et contrôlée par

Neutron

Le neutron est une particule subatomique de charge électrique nulle. Les neutrons sont présents dans le noyau des atomes, liés avec des protons par l'interaction forte. Alors que le nombre de proto

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redresse=1.67|vignette|Schéma animé (simplifié) d'une fission nucléaire. Un atome (énorme rond rouge) est percuté par un neutron (point bleu). Celui-ci se scinde en deux atomes. La réaction émet d'aut

ME-464: Introduction to nuclear engineering

This course is intended to understand the engineering design of nuclear power plants using the basic principles of reactor physics, fluid flow and heat transfer. This course includes the following: Reactor designs, Thermal analysis of nuclear fuel, Nuclear safety and Reactor dynamics

ME-409: Energy conversion and renewable energy

This course presents an overview of (i) the current energy system and uses (ii) the main principles of conventional and renewable energy technologies and (iii) the most important parameters that define their efficiency, costs and environmental impacts.

Investigation and Validation of Unstructured Mesh Methodologies for Modeling Experimental Reactors

Carlo Fiorina, Mathieu Hursin, Tom Mager, Andreas Pautz

This paper summarizes a methodology developed at Ecole Polytechnique Federale de Lausanne for the neutronic modeling of the CROCUS experimental reactor and proposes solutions to the challenges one may face while modeling a research reactor with a complex geometry. Indeed, the double-lattice configuration of CROCUS makes it difficult to use codes for neutron diffusion and transport relying on a structured mesh description. For this reason, and based on the available in-house competences, we decided to make use of the neutronic capabilities of the GeN-Foam multiphysics solver, which takes advantage of general finite volume methodologies on unstructured meshes to provide sufficient flexibility for the study of unconventional reactor designs. In this work, GeN-Foam is used to build a first SP3 model of CROCUS based on an unstructured mesh to have an explicit modeling of the double lattice and the water gap between the two lattices. Form functions are then used to reconstruct the intra-pin fission rates for validation against measured distributions. We also discuss the limitations of the SP3 approximation of neutron transport in regions with steep neutron flux gradients and the planned future developments.

MDPI2022

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High accuracy measurement of the prompt neutron decay constant in CROCUS using Gamma Noise and bootstrapped uncertainties

Pavel Frajtag, Vincent Pierre Lamirand, Tom Mager, Oskari Ville Pakari, Andreas Pautz

We experimentally demonstrate the advantages of gamma detection for noise measurements to deter-mine the prompt neutron decay constant a of a nuclear reactor using the power spectral density (PSD) method, coupled to a new uncertainty estimation scheme based on bootstrapping. We compare the rel-ative precision of gamma noise measurements and neutron noise measurements performed in the CROCUS research reactor. The reference neutron noise experiment employs two large U-235 fission chambers, whereas the new gamma noise experiment is based on two CeBr3 scintillators. The results demonstrate that gamma noise is superior to neutron noise with respect to precision, giving an advantage with regards to measurement time to reach desired uncertainty levels: the uncertainty budget shows a relative uncertainty of 3.6% and 1.3% on the prompt neutron decay constant with neutron and gamma noise, respectively. Moreover, thanks to bootstrapping, the reporting of full distributions - rather than assuming Gaussian spreads - of kinetic parameters is shown to be relevant in order to provide an accurate rep-resentation of the experimental results in some cases. In addition, we notably discuss the lower level discrimination threshold and its effect on the gamma PSDs. Gamma ray cross PSDs exhibit a behaviour contrary to that of a standard neutron acquisition system, and we discuss the implications. Gamma noise could prove to be a cheaper, more precise, and more flexible method to determine reactor kinetics. (C) 2022 The Author(s). Published by Elsevier Ltd.

PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD2022

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Magnetic regulation of the luminescence of hybrid lanthanide-doped nanoparticles

Jean-Claude Bünzli, Zhuo Chen

The unique optical properties of lanthanide-doped nanomaterials have made them broadly attractive to a wide range of applications in chemical, physical, and biomedical fields. As an external and real-time reg-ulation tool, the magnetic field is highly useful for modulating the luminescence of lanthanide ions by spectral splitting, wavelength shifting, and intensity variation. The dynamic regulation of the lumines-cence further endows the nanosystems with many valuable optical features, extending their versatility. Here, we analyze the magnetic regulation mechanisms of luminescence, survey the structure design of magnetooptic nanosystems, highlight their advances in imaging agents, responsive probes, nanomagnets and nanogenerators, microrobots, and miniature reactors; we also identify the challenges and future opportunities for hybrid magnetooptic nanosystems.(c) 2022 Elsevier B.V. All rights reserved.

ELSEVIER SCIENCE SA2022

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