Génie énergétique
Énergie nucléaire 1
De la théorie aux applications du nucléaire
Jacques Bernard
ellipses
Tome I
De la théorie aux applications
Chapitre I L'atome
1. Le noyau
1.1 Les particules élémentaires15
1.2 Les isotopes16
1.3 Isotones, isobares et isomères17
1.4 Vallée de stabilité17
1.5 Relation entre masse et énergie18
2. Modèles du noyau
2.1 Modèle en couches20
2.2 Modèle de la goutte20
3. Énergie de liaison
3.1 Définition21
3.2 Énergie de liaison par nucléon22
3.3 Formule de Weizsäcker24
3.4 Formes de l'énergie libérée par la fission26
Chapitre II La radioactivité
1. Généralités
1.1 Découverte29
1.2 Origine29
1.3 Types de radioactivité31
1.4 Stabilité des noyaux et radioactivité bêta35
2. Lois de l'émission radioactive
2.1 Généralités37
2.2 Séries radioactives40
3. Mesure de la radioactivité
3.1 Activité nucléaire49
3.2 Appareils de mesure49
3.3 Quelques applications industrielles de la radioactivité52
Chapitre III Éléments de neutronique
1. Le neutron
1.1 Caractéristiques58
1.2 Production des neutrons58
1.3 Classification des neutrons59
2. Interaction des neutrons avec la matière
2.1 Diffusion élastique62
2.2 Diffusion inélastique67
2.3 Capture radiative67
2.4 Capture non-radiative68
2.5 Fission68
2.6 Neutrons prompts et neutrons retardés71
3. Sections efficaces
3.1 Définition73
3.2 Types de section efficace75
3.3 Valeurs de quelques sections efficaces78
4. Neutronique d'un réacteur en régime permanent
4.1 Facteur de multiplication86
4.2 Rapport de modération87
4.3 Équation de diffusion90
4.4 Laplacien géométrique et Laplacien matière94
4.5 Réactivité et pilotage d'un réacteur100
Chapitre IV Applications diverses de l'énergie nucléaire
1. La propulsion navale
1.1 Les sous-marins103
1.2 Les navires de surface105
1.3 La chaudière nucléaire107
1.4 Les contraintes du nucléaire109
1.5 Les bâtiments nucléaires de la Marine Nationale Française110
2. La propulsion aéronautique
2.1 Le projet NEPA113
2.2 Le projet PLUTO114
3. Les applications spatiales
3.1 La propulsion nucléaire thermique116
3.2 La propulsion nucléaire pulsée120
3.3 Production d'électricité121
4. Les engins nucléaires
4.1 La bombe à fission128
4.2 La bombe à fusion132
4.3 Effets des bombes nucléaires134
4.4 Autres types de bombe135
4.5 Géographie des engins nucléaires136
5. Dessalement de l'eau de mer
5.1 Le problème de l'eau douce138
5.2 Les techniques de dessalement138
5.3 Le dessalement nucléaire141
6. Le projet Plowshare
145
Chapitre V La radioprotection
1. Les rayonnements ionisants
1.1 Énergie d'ionisation147
1.2 Types de rayonnement ionisants148
1.3 Le rayonnement alpha149
1.4 Le rayonnement bêta150
1.5 Les rayonnements X et gamma152
1.6 Le rayonnement neutronique157
1.7 Exposition157
1.8 Dose absorbée D et kerma K158
2. Les unités de la radioprotection
2.1 Dose équivalente H160
2.2 Dose efficace E163
2.3 Période effective Teff165
2.4 Doses engagées H50 et E50166
2.5 Dose équivalente collective S167
3. Les sources d'irradiation
3.1 Irradiation cosmique169
3.2 Irradiation tellurique170
3.3 Irradiation interne170
3.4 Irradiation d'origine médicale172
3.5 Irradiation d'origine industrielle174
3.6 Irradiation moyenne annuelle177
4. Les effets biologiques
4.1 Relation dose-effet179
4.2 Effets pathologiques181
5. Normes de radioprotection
5.1 Origine et but des recommandations186
5.2 Directives187
5.3 Valeur monétaire de l'homme-sievert188
5.4 LAI et LDCA188
5.5 DPUI190
6. Radioécologie
6.1 Étude de l'environnement192
6.2 Dispersion d'un radioélément192
6.3 Les chaînes de transfert193
6.4 Contrôle et surveillance195
6.5 Cas de la catastrophe de Tchemobyl196
Annexes
1. Quelques constantes physiques198
2. Les unités en énergétique199
3. Les unités anglo-saxonnes200
4. Caractéristiques de l'eau liquide saturée201
5. Table de la vapeur d'eau saturée202
6. Rappels sur les fonctions de Bessel204
7. Quelques repères historiques206
8. Sigles et abréviations213
9. Tableau périodique des éléments222
10. Liste alphabétique des éléments223
11. Petit dictionnaire English-Français224
Sources229
Crédit photo234
Glossaire235
Index243
Liste des applications
Tome I
I.1 Énergie de liaison d'une mole d'hélium21
I.2 Énergie de fission d'un noyau de plutonium25
I.3 Équivalence énergie fossile-énergie nucléaire26
I.4 Vallée de stabilité26
I.5 Vitesse d'une particule alpha27
II.1 Condition nécessaire d'une radioactivité alpha32
II.2 Détermination de l'isobare le plus stable36
II.3 Durée de vie moyenne des atomes d'un radionucléide39
II.4 Production d'un radionucléide39
II.5 Temps idéal48
II.6 Activité d'un minerai d'uranium48
II.7 Activité d'un gramme de radium49
II.8 Détermination de la période radioactive d'un radionucléide52
II.9 Datation au carbone 1453
III.1 Nombre de collisions pour thermaliser des neutrons rapides67
III.2 Énergie libérée lors de la fission d'un noyau d'U23570
III.3 Transmutation du mercure en or74
III.4 Section efficace macroscopique d'absorption (...) et paramètre de ralentissement ksi de l'eau légère, pour des neutrons thermiques77
III.5 Facteur de reproduction (...) en fonction de l'enrichissement79
III.6 Comparaison de différents modérateurs82
III.7 Pic xénon83
III.8 Source ponctuelle dans un milieu diffusant infini uniforme92
III.9 Source plane homogène et diffusante94
III.10 Coeur cylindrique homogène à U235 et eau lourde96
III.11 Effet d'un réflecteur de neutrons sur un coeur sphérique99
III.12 Temps de ralentissement taur99
IV.1 Puissance thermique d'un réacteur de PAN106
IV.2 Autonomie d'un SNA108
IV.3 Comparaison des propulsions nucléaire et chimique117
IV.4 Puissance électrique d'un RTG123
IV.5 Surface rayonnante d'un SNAP127
IV.6 Durée de l'explosion d'un engin nucléaire au Pu131
IV.7 Puissance d'une bombe à fusion132
IV.8 Température atteinte lors de l'explosion d'une bombe à fission135
IV.9 Puissance d'un réacteur nucléaire de co-génération143
V.1 Écran en aluminium151
V.2 Écran en fer156
V.3 Origine du roentgen158
V.4 Irradiation externe par une source de zirconium162
V.5 Dose efficace d'une irradiation multiple164
V.6 Dose équivalente engagée par une irradiation interne167
V.7 Effets cancérigènes sur une population168
V.8 Irradiation due à l'industrie nucléaire175
V.9 Nombre d'ionisations de l'ADN par gray181
V.10 Probabilité de détriments collectifs183
V.11 Irradiation par du polonium 210184
V.12 Réalisation d'une protection radiologique188
V.13 LAI189
V.14 LDCA190
V.15 Panache radioactif193