Réacteur à fission nucléaire

Réacteur à fission nucléaire est une simulation en coupe 3D du cœur d'un réacteur nucléaire à neutrons thermiques. Neuf assemblages combustibles d'Uranium-235 se dressent dans un modérateur d'eau brillant par effet Tcherenkov tandis qu'une grappe à quatre doigts de barres de contrôle en Bore-10 descend par le haut. Les neutrons rapides jaunes libérés par la fission rebondissent dans l'eau modératrice, ralentissent pour devenir des neutrons thermiques cyan, et percutent les crayons d'U-235 pour scinder les noyaux en fragments fils de Baryum-141 et de Krypton-92. Les élèves font glisser la grappe de barres de contrôle ou ajustent l'enrichissement en U-235 et la densité du modérateur pour piloter le réacteur entre un fonctionnement Sous-critique (k_eff inférieur à 1), Critique (k_eff = 1,00) et Surcritique (k_eff supérieur à 1).

• Faites glisser la grappe orange de barres de contrôle en Bore légèrement vers le haut pour réduire l'insertion en dessous de 45 % et observez k_eff monter au-dessus de 1,00 à mesure que la population de neutrons et la puissance thermique grimpent.
• Appuyez sur le bouton ARRÊT D'URGENCE pour faire tomber les barres de contrôle en Bore à 100 % d'insertion et voyez l'absorption des neutrons conduire le réacteur vers un arrêt sous-critique sécurisé.
• Activez Maintenir k_eff = 1,00, modifiez l'Enrichissement en U-235 ou la Densité de l'eau modératrice, et observez comment les barres de contrôle se repositionnent automatiquement pour maintenir une puissance critique stable.
• Cliquez sur n'importe quel crayon combustible vert d'U-235 pour lancer une salve de neutrons d'amorçage et observer les noyaux fils verts de Ba-141 et roses de Kr-92 s'écarter.
• Abaissez la Densité de l'eau modératrice à 40 % et remarquez comment k_eff chute même avec les barres de contrôle relevées, illustrant pourquoi les réacteurs à eau pressurisée ne peuvent pas maintenir une réaction en chaîne si l'eau de refroidissement s'évapore.

1. 1Décrire la fission nucléaire de l'Uranium-235 induite par un neutron thermique et identifier ses produits (noyaux fils, neutrons rapides et énergie thermique).
2. 2Définir le facteur de multiplication effectif des neutrons k_eff et distinguer les états sous-critique, critique et surcritique d'un réacteur.
3. 3Expliquer les rôles distincts du modérateur d'eau (ralentir les neutrons rapides) et des barres de contrôle en Bore (absorber les neutrons excédentaires).
4. 4Expliquer pourquoi la perte de densité de l'eau modératrice procure une sécurité intrinsèque à contre-réaction négative dans les réacteurs à eau légère.

Questions fréquentes des enseignants