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Étude du facteur de multiplication dans la pile de Saclay
B. Jacrot, F. Netter, V. Raievski
To cite this version:
31
ÉTUDE
DU FACTEUR DE MULTIPLICATION DANS LA PILE DE SACLAYPar B.
JACROT,
F. NETTER et V.RAIEVSKI,
Commissariat à
l’Énergie
Atomique.Sommaire. 2014 Des
méthodes ont été étudiées pour la mesure du facteur de multiplication effectif dans une pile, par des expériences en régime sous-critique. Ces méthodes sont appliquées à la
déter-mination de l’effet sur la réactivité de différents paramètres de la pile tels que niveau d’eau lourde, position des plaques de réglage.
Ces résultats sont utilisés
pour
établir une relation expérimentale entre le temps de la montée de lapile divergente et le facteur de multiplication effectif.
On donne également l’application de ces méthodes à l’évaluation de la puissance de la pile.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM:
PHYSIQUE
APPLIQUÉE.
SUPPLÉMENT
TOME
i5,
JANVIER1954,
PAGE1. Généralités. -- La valeur du facteur de
multi-plication
effectif k définit l’état de lapile.
Ondis-tingue
deux
régimes
de fonctionnement suivant que le facteur demultiplication
estinférieur
ousué-rieur à l’unité. a. k i. - La
pile
est enrégime sous-critique
ou
convergent.
Al’équilibre,
le nombre total deneutrons contenus dans le milieu
multiplicateur
estapproximativement
où S est le nombre de neutrons
produits
par
unité detemps
dans le milieu par des sources autres que les fissions induites(fissions
spontanées,
photo-neutrons),
T la vie moyenne d’un neutron.b. k > I. - Le nombre N de neutrons croît
avec
le
temps
comme une sommed’exponentielles,
dontune seule est
divergente.
Au bout d’uncertain
temps,
cette dernière
exponentielle
existe
seule :T = T
(k)
dépend
de la valeur de k(si
k == i, le nombre des neutrons croît suivant la loi N ===N 0+
St).
Dans tousles
cas, on voitque
l’état de lapile
(puissance
outemps
demontée)
est unefonction
du facteur demultiplication.
En
pratique,
k restetoujours
très voisin de i.On utilise souvent, au lieu du facteur de
multipli-cation,
la réactivité définiepar
Dans une
pile,
ungrand
nombre defacteurs
agissent
surla
réactivité. Lesplus importants
sont : :- Le niveau d’eau
lourde
(ou
le nombre debarres
d’uranium pour une
pile
àgraphite);
- Les
positions
desplaques
deréglage;
2013 La
quantité
deréfrigérant;
ø Les
températures
de l’uranium et de l’eaulourde;
-
L’abondance
desproduits
de fission.Il est essentiel
pour
lefonctionnement d’une
pile
de connaître
l’effet
de cesdifférents facteurs
sur laréactivité. Ces effets sont très
difficiles
àévaluer
defaçon précise
par la théorie. Laconnaissance de
ceseffets est
également
utile pour la construction d’autrespiles.
Dans cet article une nouvelle
méthode,
dont leprincipe a
déjà
étépublié
[2],
estappliquée
pour déterminer l’effet des troispremiers
facteurs. L’effet destempératures
sera, d’autrepart,
analysé
dans unepublication
ultérieure[3].
2.
Principe
de la méthode. - Les mesuressont faites en
régime convergent (k
1).
Le nombre total N de neutrons contenus dans lapile ést
inver-sementproportionnel
à(i
-k) :
La mesure de la densité des neutrons en un
point
donne une valeur
proportionnelle
au nombre total Ndes
neutrons,
tant que larépartition
des neutronss’écarte
peu de larépartition
fondamentale(répar-tition pour le
régime
où k =i).
Enrégime
conver-gent,
larépartition
spatiale
des neutron1s varie avecle facteur de
multiplication;
il est donc nécessaire d’avoir un facteur demultiplication
voisin de l’unité. Le calcul montre quepour
la
répartition
des neutrons est àquelques
pour centprès
larépartition
fondamentale.
Le détecteur utilisé est un
compteur
proportionnel
à
BF3
placé
dans le réflecteur auvoisinage
duplan
des densités maximum. Dans cetteposition,
et pour32
des valeurs de k voisines de
l’unité,
la densiténeutro-nique
nd en cepoint
resteproportionnelle
à ladensité moyenne n dans le milieu
multiplicateur,
quand
le niveau d’eau varie. On a alors enrégime
convergent
où C est le taux de
comptage
ducompteur.
La
comparaison
des taux decomptage permet
donc de mesurer les variations du facteur demulti-plication.
Parexemple,
si k est modifié d’une valeurAk,
et si C’ est le nouveau taux decomptage,
on a
On
peut
aussirapporter
les’variations
du facteur demultiplication
à la variation d’un seulparamètre
. agissant
sur k. Cela se faittouj ours
encomparant
les taux de
comptage.
Le niveau d’eau lourde a étéutilisé comme
paramètre
de référence.3. Variation du facteur de
multiplication k,
en fonction du niveau d’eau. Niveaux
critiques.
CALCUL DU FACTEUR DE MULTIPLICATION. -
L’éta-blissement d’une relation entre la valeur du facteur de
multiplication
et les dimensions du milieumulti-plicateur
(niveau
d’eaulourde),
permet
de vérifier la validité de la relation(2),
en suivant la variationdu taux de
comptage
avec le niveau d’eau lourde.Pour des raisons de
simplicité,
nous établironsd’abord cette relation dans le cadre d’une théorie à un groupe de neutrons
[1].
Si l’onappelle
k~
lefacteur de
multiplication
du milieuinfini,. on
aoù L est une
longueur caractéristique
et B le «lapla-cien
géométrique »
dontl’expression,
pour unepile
cylindrique
sansréflecteur,
de hauteur H et de rayonR,
s’écritSi la
pile
est munie d’unréflecteur,
lelaplacien
s’écritr et h étant le rayon et la hauteur du milieu
multi-plicateur
et x et oc desexpressions
indépendantes
de h dans de
larges
limites. Lesgrandeurs
R et H définies par les relations’
sont
appelées
les « dimensions de lapile
nueéqui-valente à la
pile
munie d’un réflecteur ».Les dimensions
critiques (hr,
re)
ou(He, Re)
sont définies par la relationOn en déduit facilement dans le cas r = r,. = const. et a = oc,. = const.
où
et comme k est très voisin de
l’unité,
on écrit en faitLe calcul
peut
être conduit de la mêmefaçon
dans le cadre d’une théorie àdeux
groupes ou d’unethéorie
d’âge-vitesse.
On constate alors que :a. La relation
(3)
reste
vraie ;
b.
Que
la valeur de K’ diffère de celle donnée par la théorie à un groupe d’un facteur correctif de laforme (i + s),
où E vaut4
pour Ioo dansles
deux cas.Ce facteur est bien inférieur aux
erreurs
que l’oncommettra en évaluant
numériquement
K,
à causede l’incertitude sur les
grandeurs
caractéristiques
de lapile.
VÉRIFICATION EXPÉRIMENTALE DE LA VALIDITÉ
DE LA RELATION
(3).
- De(2)
et(3),
on déduit la relation entre le taux decomptage
d’un détecteur fixe et la hauteur h du niveau d’eau lourde :L’expérience
montreque
varie bien linéai-rement en fonction de h2 pourhc -
200 mmh
Ar( f g. i).
Dans ces limites la relation(2)
entre le taux decomptage
et le facteur demultiplication
est doncjustifiée.
Cela nouspermet
derapporter
toutes les variations de la réactivité à la variation d’un para-mètre : le niveau d’eau.La courbe
représentant
les variations deh2
enc
fonction de h2
permet,
d’autrepart,
une détermi-nationprécise
du niveaucritique
h,.
On montreraen
appendice qu’il
n’est paspossible
de déterminerun niveau
critique précis
par la méthode deles variations
de h2
en fonction de h2 pour diff érentesc
conditions de la
pile :
A. Pile avec le réseau
rempli
d’azote à lapression
atmosphérique
(voisine
de 1kg /cm2) :
B.
Pile avecplaque
Nord enbas,
mêmeremplis-sàge
d’azote : yC. Pile avec
plaques
Nord et Sud enbas,
mêmeremplissage
d’azote : . h2 Fig. i. - Variationsdue -
en fonction de h2 cpour différentes conditions de la pile.
A, kg d’azote; B, i kg d’azote + plaque N en bas; C, kg
d’azote + plaque N et S en bas; D, kg d’azote + i barre de sécurité en bas; E, 6 kg d’azote.
D. Pile avec une barre de sécurité en
bas,
mêmeremplissage
d’azote :E. Pile avec réseau
rempli
à 6kg /cm2
d’azote :VALEURS
ABSOLUES
DE LA RÉACTIVITÉ. - Leurconnaissance
exige
l’évaluation de K. Cette évalua-tion estdifficile,
car nous n’avons pas de donnéesexpérimentales
surk».
Nous utiliserons donc : - les valeurs deHe
et deRic
déterminéesexpé-rimentalement au
niveau 1794,
par lamesure
de larépartition
des densités .(1) Le zéro du niveau correspond approximativement au
plan moyen du bas des barres.
donc
- la valeur
théorique
de la surface demigration
du milieumultiplicateur.
Eneffet,
cettegrandeur
estprobablement
mieux connue que k,. Nousutili-serons donc la valeur .
Dans le cadre de la théorie à un
groupe,
on a alorspour le niveau
he
= I79,4
cm :Si l’on tient
compte
du facteur(i +
E)
introduit dans la théorie à deux groupes, on aIl n’est pas
possible
de donner une limite à l’erreurcommise. Ce chiffre sera donc considéré comme un
ordre de
grandeur.
Les variations de K avec
/L
sont déterminéesexpérimentalement
avec une faibleprécision
par la mesure despentes
des droites de lafigure i.
Maiscette
précision
est suffisante pour constater que cesvariations sont conformes à la théorie. En
norma-lisant au niveau h,. =
1794
mm, on a4. Variation du facteur de
multiplication
enfonction de la
position
desplaques
deréglage,
des barres de sécurité et de lapression
d’azote.
- L’effet
sur la réactivité de différents
paramètres
peut
s’exprimer
en fonction de l’effetéquivalent
produit
par une certaine variation du niveau d’eau lourde. Nousdisposons
pour cela de trois méthodes :a. COMPARAISON DES NIVEAUX CRITIQUES
- La .
plaque
Nord estéquivalente
à - 38 ±1,5 mm
àpartir
du niveau1832 ;
- Les
plaques
Nord et Sud sontéquivalentes
à -79
1,5
mm àpartir
duniveau 1 873 ;
-- Une barre de sécurité est
équivalente
à- 370 ±
I0 mm àpartir
du niveau 2 I 20;- 5 ±
os
kg /cm2
d’azote sontéquivalents
à-
g2 ±
1,5
mm àpartir
du niveau 1886.Il faut ramener ces
quantités
à desquantités
équivalentes prises
àpartir
et au-dessous d’un même niveau. On a choisi le niveau1794,
niveau34
variation à
partir
du niveauAl
qui
a le même effetsur la réactivité. On a de
façon
générale
Par
ailleurs,
en considérant la hauteur d’eausuccessivement comme au-dessus de
hr
et au-dessousde
he
(fig.
2) :
c’est-à-dire
Des relations
(5)
et(6)
on tire dans le cas oùEn utilisant cette
relation,
on trouve alors que :- La
plaque
Nord estéquivalente
à- 36 ± 2 mm à
partir
du niveau1794;
- Les
plaques
Nord et Sud sontéquivalentes
à - 70
+ 2 mm àpartir
du niveau1794;
- Une barre de sécurité est
équivalente
à201323o± i o mm à
partir
du niveau1794;
- 5 il--
o;I
kg/cm2
d’azote sontéquivalents
à- 80 ±
2,5
mm àpartir
du niveau1794.
,
Remarque.
- ,Dans la limite des erreurs
expéri-mentales,
la relation(6)
est vérifiée pour les valeurs de K mesurées par lespentes
des droites de lafigure
i.b. COMPARAISON DES TAUX DE COMPTAGE AU
NIVEAU
he.
- La relation(4)
observéeexpérimen-talement pour une certaine
position
du détecteur etun niveau
critique 1794
estoù c est le taux de
comptage
en 5 mn et h estexprimé
en millimètres.
Or,
au niveau1794,
les taux decomptage
sont dans les divers cas :B. Pile avec la
plaque
Nord en bas :C. Pile avec les
plaques
Nord et Sud en bas :D. Pile avec une barre de sécurité en bas :
E. Pile
remplie
à 6kg /cm2
d’azote :Ces taux de
comptage
correspondent
par la for-mule(7)
à des niveaux d’eau de lapile
nonperturbée.
On trouve ainsi :
- La
plaque
Nord estéquivalente
à -34,5
mmà
partir
du niveau1794;
-- Les
plaques
Nord et Sud sontéquivalentes
à - 70
mm àpartir
du niveau1794;
- Une barre de sécurité est
équivalente
à -- 23I mm àpartir
du niveau1794;
-
5
kg/CM2
d’azote sontéquivalents
à -85 mm àpartir
du niveau1794.
Ces résultats sont en excellent accord avec les
précédents.
Cet accord montre que la théorie donnantla
valeur du facteur demultiplication
en fonction du niveau d’eau est suffisante pour cesexpériences.
Remarque.
- Cette dernière méthode n’estcorrecte que si le
rapport 03BB
= nd
n’est pas modifié par lan
perturbation.
Le facteur 03BB
peut
varier si laperturbation
affecte la densité auvoisinage
dudétecteur,
ou si ellemodifie considérablement la densité moyenne. Nous
avons utilisé des
enregistrements
de densiténeutro-nique
obtenus par M.Vendryes
à l’aide de bandes de cuivre irradiées lelong
de barres voisines d’uneplaque
deréglage
baissée. Sur cesenregistrements,
nous avons constaté :-
qu’à
3o cm de laplaque,
ladépression
ne sefait
plus
sentir,
-
que la
dépression
totale dn dans le milieumultiplicateur
est telle quea n
25o.io-1. On voitn
donc que nd et n ne sont pas modifiés de
façon
appréciable.
n reste bien constant. On en déduitégalement
que la variation dk dek,
due à l’enfon-cement de laplaque
est inférieure à 250. 10-5.Par
ailleurs,
la concordance des résultats des deux méthodes montre que lerapport
resteconstant.
C. COMPARAISON DIRECTE DES EFFETS DE DEUX
35
s’appliquent
pas au cas où l’effet sur la réactivité esttrès fort
(cas
de deux barres desécurité).
Mais il estpossible
de déduire l’eff et x des barres desécurité,
de celui Ah des
plaques
deréglage (ou
d’une seule barre desécurité), h.
étant le niveaucritique
de lapile
nonperturbée
et h le niveau réelqui
est engénéral
supérieur
àh,;
on compare le taux decomptage
Cquand
les barres de sécurité sontenfon-cées,
au taux decomptage
C’quand
on enfonce enoutre les
plaques
deréglage.
On a alorsd’où l’on déduit
On
trouve alors que les deux barres de sécurité valent 400 fois une barrede sécurité
ou 4 50fois
valent
230
fois une barre desecurité,
’ OU70
fois les
plaques
deréglage.
Ces deux résultats sont enbon accord.
TABLEAU DES RÉSULTATS. - On
peut
maintenant donner un tableaud’ensemble,
des valeurs des « réactivités » des éléments de lapile,
c’est-à-direde l’effet de ces éléments sur k. Ces réactivités sont
exprimées
en millimètres d’eaupris
àpartir
duniveau
1794.
On les donne aussi en valeursabsolues,
ces dernières valeurs n’étant que des ordres degrandeur.
5. Mesures
cinétiques.
- Nous voulons établirune relation
empirique
entre le facteur demulti-plication
déterminé par la méthode décriteprécé-demment et le
temps
de montée de lapile.
On saitqu’il
existe entre ces deuxgrandeurs
une relationthéorique
due à Nordheim[11
où interviennent lespériodes
et les abondances des neutrons différés. La méthode est alors la suivante :On se
place
dans les conditions où le niveaucritique
esthic
et l’onajoute
la hauteur variableàh ;
la théorie donne alors la variation dk
correspon-dante ,
On mesure la constante de
temps
T de la montéede la
puissance quand
celle-ci atteint unrégime
exponentiel
pur.Malheureusement,
la connaissance du coeffi-cient K(h )
esttrop
imprécise
pourpouvoir
faireune
comparaison
sérieuse entre lespériodes
expéri-mentales etthéoriques.
Mais lerapport j
est. xchu
connu convenablement. On constate que :
10
Quelle
que soit la valeurprise
pourK,
il est difficiled’ajuster
la courbeexpérimentale
à la for-mule deNordheim;
20 Les
points expérimentaux
relatifs à deux niveauxcritiques
de lapile (avec
et sansazote),
seplacent
sensiblement sur la même courbe.Une étude
systématique
destemps
de montée de lapile
pour ditférents états de lapile
est en cours.6.
Évaluation
de lapuissance
de lapile.
-SIGNIFICATION DÉ CETTE ÉVALUATION. - Le niveau
de
puissance auquel
se trouve unepile
enrégime
permanent
se caractérise par le nombreN/-
de fissions seproduisant
par seconde dans l’ensemblede la
pile.
La connaissance de cenombre,
bien quemoins utile aux
expérimentateurs
que la donnée des fluxneutroniques permet
d’évaluer,
parexemple,
l’accumulation des divers
produits
secondaires. La notion depuissance
est surtout nécessaire pourprévoir
les installations de refroidissement.En
fait,
onexprime
lapuissance
àpartir
deNj.
et de la valeur del’énergie
moyenne
libérée par fission. On sait que ledégagement
d’uneénergie
de i Jcorrespond
à3,I. I010
fissions[1].
MÉTHODES UTILISÉES
[2].
-Dans tous les cas,
on
procède
finalement àl’étalonnage
en watts d’undispositif
électronique
mesurant la différence depotentiel
aux bornes de la résistance d’entrée d’une chambre d’ionisation à bore faisantpartie
del’équi-pement
permanent
de lapile.
Lorsque l’étalonnage
est effectué pour despuis-sances très
faibles,
il est nécessaire d’utiliser deschambres d’ionisation ou
compteurs
particuliè-rement sensibles et
d’opérer
parétapes
pour atteindre le niveau des fortespuissances.
L’erreursupplémen-taire introduite par ces
étalonnages
intermédiairesest
estimée à 3 pour i oo.La
méthodeclassique
ou méthode des densitésneutro-niques
consiste à évaluer enfonction
de la valeur absolue de la densité des neutronsthermiques
ne aucentre de la
pile,
la densiténeutronique
moyennert
pour toute la
pile,
d’où l’on tireN/-,
connaissant lamasse d’uranium incluse dans le milieu
multipli-cateur et la section efficace de fission de l’uranium pour les neutrons
thermiques.
Les méthodes
développées
enapplication
desmesures de
facteur
demultfplication :
36
de neutrons émis par l’uranium par suite des
phéno-mènes de fission
spontanée
[4] :
ce
qui correspond
àf o
=24,6
fissions /g . h
ou encore à unepuissance
constante de2° déterminent
l’Vy
àpartir
de lamultiplication
des sources de fissionspontanée
enrégime
sous-critique.
Elles mettenten jeu,
auchoix,
deuxprocédés
de mesure du facteur demultiplication :
- soit une
mesure de
temps
de montée enrégime
divergent,
- soit
une mesure de hauteur d’eau lourde
équi-valente en
régime sous-critique.
Elles ont
l’avantage
d’éviter toute détermination absolue de densiténeutronique,
mais ellesexigent
d’être effectuées avant que lapile
fonctionne à unepuissance
notable,
afinqu’il
soitpossible
de tenir pournégligeable
parrapport
aux neutrons de fissionsspontanées,
le taux deproduction
dephotoneutrons
dans l’eau lourde. Pour unepile
àgraphite,
cette dernière restriction n’existe pas.Dans toutes ces
méthodes,
lapuissance
estrapportée
au niveau d’eau lourdeho
pourlequel
ladétermination a été effectuée. La
puissance
étantproportionnelle
à la hauteur du niveau(tant
que l’uranium n’est pas totalementimmergé),
il suffit pour obtenir la valeur à un autre niveau h demulti-plier par h
plier
parh.
h0
RELATION ENTRE LA PUISSANCE DE LA PILE EN
RÉGIME SOUS-CRITIQUE ET LE FACTEUR DE MULTI-PLICATION. - Dans
un milieu
multiplicateur
conte-nant une masse d’uraniumcorrespondant
à unepuissance Po
due aux fissionsspontanées,
lapuis-sance réellement
dégagée
P dans unrégime
sous-critique
pourlequel
le facteur demultiplication
estk,
voisin del’unité,
est donnée par la formule? est une fonction des
grandeurs
caractéristiques
du milieu
multiplicateur
que l’onpeut
évaluer à l’aide des diverses théories de lapile.
Le résultat est sensiblement le mêmequelle
que soit la théorie. Laprécision qui
y est attachéepeut
difficilement être estimée. Mais unegrande
erreur sur ladistri-bution
des densités n’entraînequ’une
faible erreur sur 9, cequi
est unavantage
de laprésente
méthode sur la méthode des densités.La densité des sources de neutrons par fission
spontanée
est une constante ao en toutpoint
du milieumultiplicateur.
Aucontraire,
et en se bornantdans
l’hypothèse
où k est voisin del’unité,
au termefondamental,
la distribution des densitésneutro-niques
peut
s’exprimer
en fonction dupoint
Mconsidéré dans le milieu
multiplicateur
par(1) :
~0
(M)
étant la solution fondamentale del’équation
et
Le nombre de fissions
produit
par unité de volume et unité detemps
s’écrit,
d’autrepart,
d’oiz
soit
si k est très peu différent de i, ce
qui
est la formule annoncée.Le
facteur (~0)2/~02
est voisin de o,g.~02 0
DÉTERMINATION DE k. -
a. Mesure de
temps
demontée. - Soit
hic
=1794
mm le niveaucritique
de lapile.
La masse d’uranium alorsimmergée
corres-pond
à unepuissance P0
= 0,55jaw
(± 7
pourioo)
due aux fissionsspontanées.
On enfonce une
plaque
deréglage.
Lerégime
sous-critique
ainsi réalisécorrespond
à un facteurde
multiplication
k. On mesure alors lapuissance
dégagée
à l’aide d’un détecteurde
neutrons que l’on veut étalonner.Le
compteur
proportionnel
a pour taux decomptage
c = 20 20o par 5 mn
( ±4
pour ioo).Il
s’agit
de traduire C en une valeur depuissance.
Pour cela il faut mesurer k.
On élève à cet effet le niveau d’eau
lourde jusqu’à
atteindre la nouvelle valeur du niveaucritique
h1e.
Puis on retire
complètement
laplaque
deréglage.
La
pile
estdivergente.
On mesure letemps
de montée :T = 28 s.
La formule de Nordheim
permet
d’en déduireI - k = 210. 10-5 (± 12
pour100),
d’où la
puissance
correspondant
au taux deOn étalonne alors la chambre d’ionisation dont l’indication est lue au tableau de
commande,
à l’aide du
compteur
proportionnel. Quand
le niveau est h =I900, la masse d’uranium
immergée
estplus
grande,
et il fautmultiplier Po,
donc P, ()00
dans le
rapport
’go()_
1794b. Mesure de la hauteur d’eau lourde
équivalente.
-On utilise la relation
On a vu que pour
hr
=1794
mm, la valeur de Kest
o,043
et le taux decomptage
C ducompteur
proportionnel
en fonction de la hauteur h encenti-mètres du niveau d’eau lourde est donné par
Connaissant
h,
on en déduit donc k et C. On aintérêt à choisir h notablement différent de
ha,
touten restant dans la
région
oùh
est une fonctionc
linéaire de
h2,
et où k est voisin de i(sinon
celachan-gerait
la loi de distribution des densitésneutroniques).
Le niveau choisi en fonction de ces considérationsest h =
I 674
mm. On endéduit 1
- k=
725.I0-5.
La masse d’uranium
immergée
à ce niveau hcorres-pond
à lapuissance
d’où la
puissance
réelle Pdégagée correspondant
autaux de
comptage
calculé en fonction de h7.
Comparaison
avec les résultatspubliés
par ailleurs. -- Lesmesures sur la Pile de
Saclay
ont été effectuées en novembre1952
pendant
lesquelques
semainesqui
ontprécédé
la montée enpuissance,
et au coursdesquelles
lesphotosources
ne s’étaient pas encore accumulées.Après
que les résultats eurent été rassemblés etanalysés,
sont parues lespublications
de Rennie[5]
etBayly [6].
Le
rapport
de Renniecontient,
dans le cas d’unepile
augraphite,
une relationanalogue
à larela-tion
(4)
entre la densiténeutronique
et les dimen-sions du milieumultiplicateur,
mais sans en tirerles
applications
décrites ici.L’article de
Bayly,
consacré à des déterminationsthéoriques
etexpérimentales
detemps
de montée, semble un peuoptimiste
en cequi
concerne lapré-cision attachée à la formule de Nordheim et la
possibilité
de considérer le niveaucritique
d’unepile
à eau lourde défini àquelques
dixièmes demilli-mètre
près pendant
unelongue expérience malgré
les variations de
température
du milieu.Nous tenons à remercier M.
Yvon,
chef duDépar-tement
d’Études
despiles
et lesIngénieurs
du Service dePhysique
mathématique,
enparticulier
M.Bussac,
pour les fructueuses discussions
qu’ils
ont eues avecnous, ainsi que M.
Kowarski,
directeur au C. E.A.,
sous la direction
duquel
a été effectué ce travail.APPENDICE.
Erreur faite sur la détermination de k par la méthode de stabilisation. - Si l’on fait
une
stabilisation à une
puissance
P,
lapuissance
rési-duelle due au fonctionnement antérieur étant
P,,,
on aPlus la
puissance
P estgrande, plus k
est.proche
del’unité;
cette condition n’est pastouj ours
réaliséeavec une
pile
à eau lourde. Nous avons faitquelques
mesures à Châtillon.Après
unfonctionnement
de4
hà la
puissance Po,
lapuissance
résiduelle en neutrons décroît suivant les valeursindiquées
dans le tableau ci-dessous :Si l’on veut
réaliser,
5 haprès
l’arrêt,
un état tel que le facteur demultiplication
soitégal
à l’unité à1 jloo
oooeprès,
il est nécessaire de faire la stabi-lisation au minimum à lapuissance
P= o,I3Po ;
il faut en
général
mettre le circuit de refroidissementen
marche,
cequi
introduit des fluctuationsimpor-tantes sur la réactivité.
Note
ajoutée
auxépreuves
(7
juillet
I 953.
--10 Des mesures
précises
detemps
de montée de lapile
[7]
ont donné une valeur de6,6. 10-5
pour laréactivité d’un millimètre d’eau au niveau
1794.
La raison de cet écart avec la valeur
Q,8, i o-5
donnéeplus
haut n’est pas claire. En tout état de cause lavaleur
6,6.10-5
estbeaucoup plus
sûre,
car elle ne38
où y
est la valeur de l’élément decomparaison
(plaque
deréglage).
L’expression
(8) indiquée
dansl’article n’est correcte que si
(h - he)
est faible devanthe,
ce
qui
était le cas pour la mesure utilisée.BIBLIOGRAPHIE.
[1] GLASSTONE S. et EDLUND M. C. - The elements of nuclear
reactor theory. Mc Millan and Co, 1952.
[2] RAIEVSKI V. - C. R. Acad. Sc., 1953, 236, 693 et 1251.
[3] J. Physique Rad. (à
paraître).
[4] LITTLER D. J. - Proc.Phys. Soc., 1952, 65, 203.
[5] RENNIE C. A. - Lecture Notes on pile Theory. A. E. R. E.
R/L, 5.
[6] BAYLY J. G. 2014 Canadian J.
Phys., 1953, 31, 182.
[7]
BERNOT et-RAIEVSKI (à paraitre).ESTIMATION DES FLUX DE NEUTRONS
THERMIQUES
PAR LES
ÉMULSIONS PHOTOGRAPHIQUES
NUCLÉAIRES
IMPRÉGNÉES
AU LITHIUM Par CONGÈLE GIMENEZ et JACQUESLABEYRIE,
Service des Constructions électriques,
Commissariat à
l’Énergie
atomique, Centre d’Études nucléaires de Saclay (Seine-et-Oise).Sommaire. - La méthode décrite ci-dessous utilise la réaction 6Li
(n, x)3H. Elle permet, avec les
plaques photographiques Ilford au lithium de 50 03BC, d’épaisseur, de détecter les flux intégrés compris entre 106 et 500. 106 neutrons /cm2. La durée maximum d’intégration est de l’ordre, de trois mois.
Cette méthode est essentiellement destinée à la surveillance des flux reçus par les personnes exposées aux neutrons : les émulsions sensibles sont portées pendant une semaine; après développement, les
trajectoires 03B1-triton sont comptées. La sensiblité indiquée ci-dessus est suffisante pour détecter le 1 / 200e
de la dose de tolérance hebdomadaire en neutrons thermiques.
Cette méthode présente deux avantages sur celle qui utilise, pour le dosage des neutrons lents, le
noircissement d’une émulsion par les rayons y secondaires du cadmium : elle est beaucoup plus sensible et elle nécessite moins de précautions pour le stockage et le développement des émulsions.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM.
PHYSIQUE APPLIQUÉE.
SUPPLÉMENT AU N° 1.
TOME
15,
JANVIER1954,
PAGE 38 A.Introduction. - La
mesure des flux de neutrons
thermiques
(1)
se fait engénéral
par des méthodesélectroniques
utilisant l’ionisation due aux rayons «émis lors d’une transmutation
provoquée
par cesneutrons.
La méthode
photographique
peut
aussi être utilisée. Les flux de neutrons sont alors mesurés soit par le noircissement dû aux rayons y émis par une trans-mutation n, y(on prend
engénéral
la transmu-tation n, y ducadmium),
soit par lecomptage
indi-viduel des traces departicules
lourdes dues à unetransmutation
appropriée.
(1) Neutrons thermiques : neutrons ayant une distribution
maxwellienne de vitesses, la vitesse la plus probable à la
température ambiante étant de 2200 m. S-l, correspondant à une énergie de o,025 eV.
Le flux de neutrons thermiques est défini, pour des neutrons
ayant des vitesses parallèles, comme le nombre de neutrons
qui traversent en i s une surface de 1 cm2 perpendiculaire à leur vitesse. La densité est le quotient du flux par la vitesse;
c’est encore le nombre de neutrons présents à un instant donné
dans un volume de i cm3.
Les
principales
transmutations utilisées dans cedernier cas sont les suivantes :
TABLEAU 1.
La méthode que nous décrivons utilise cette
der-nière réaction. Elle a été mise au
point
pour lapro-tection du
