Centrale nucléaire
Les piscines de refroidissement et de sesactivation
Cerenkov

L'effet Cerenkov est le rayonnement bleu profond qui apparait autour du combustible nucléaire quand il est placé dans le bain de refroidissement.
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Piscines de refroidissement et de desactivation

Les piscines de refroidissement et de desactivation sont de grands réservoirs à l'air libre où le combustible nucléaire est momentanément stocké. On y retrouve principalement le combustible nucléaire usagé en provenance du réacteur. Ce combustible est extrèmement radioactif: il contient des isotopes à courte durée de vie, qui vont rapidement se désintégrer: c'est la radioactivité naturelle. C'est parce qu'il est devenu instable que chaque année une partie des tiges de combustible doit être remplacé.

L'eau des bassins contient du bore sous forme d'acide borique qui va absorber les neutrons: la radioactivité autour des bassins est donc relativement réduite et un confinement n'est normalement pas nécessaire. Les tiges sont gardées à une profondeur de 10 à 12 metres sous l'eau, ce qui réduit fortement le rayonnement à la surface. Il est donc possible de voir les bassins.

Les piscines sont placées à proximité immédiate des réacteurs car les tiges de carburant en provenance du réacteur sont trop radioactives et ne peuvent pas être transportées. Au bout de quelques années, la radioactiité naturelle a suffisamment diminué et les tiges peuvent être envoyées à l'usine de retraitement où on va récupérer le combustible nucléaire (dans le réacteur on n'a utilisé qu'une très petite quantité de carburant).

Effet Cerenkov

Aucune particule ne peut se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière. En fait rien n'empèche qu'une particule puisse aller plus vite que cette vitesse, mais la masse d'une particule augmente avec sa vitesse. A l'approche de la vitesse de la lumière la masse de la particule devient si élevée qu'il n'est pas possible de dépasser la vitesse de la lumière: il faudrait lui donner une quantité infinie d'énergie.

La vitesse de la lumière est généralement calculée dans le vide. Elle est très légèrement plus faible dans l'air. Mais elle est beaucoup plus faible dans l'eau (la vitesse de la lumière détermine l'indice de réfraction du milieu concerné). La vitesse de la lumière dans l'eau est d'environ 0.75 de celle dans le vide.

L'effet Cerenkov, la lumière bleue qui apparait dans les cuves de refroidissement des radiateurs nucléaires est causé par le rayonnement qui se déplace à une vitesse proche de la vitesse de la lumière (dans le vide). Dans l'eau de refroidissement, la vitesse est beaucoup plus basse. Le rayonnement Cerenkov est en fait causé par le "freinage" des particules. Un effet semblable à une onde de choc se produit. Le rayonnement bleu est l'équivalent pour la lumière du bang supersonique (Mach 1) pour le son.

Image à gauche:
stockage momentané des tiges de carburant dans des cuves de refroidissement
La couleur de la radiation émise est principalement dans l'ultra-violet, mais nos yeux sont peu sensible au violet, ce qui donne une couleur bleue intense au rayonnement.

Quand du carburant nucléaire très radioactif en provenance du réacteur est mis dans la cuve, il y a un rayonnement très intense (neutrons), qui diminue au fur et à mesure que la radioactivité du carburant diminue (les éléments se transmutent en éléments stables). Cette radioactivité augmente la températures des barres de combustible, c'est pour cela qu'elles doivent être stockées sous eau. Au bout de quelques années la radioactivité naturelle a suffisamment diminué pour pouvoir stocker les barres de combustible à l'air libre ou pour les envoyer à l'usine de retraitement.

La mesure du rayonnement visible permet d'estimer le rayonnement neutronique sans avoir à le mesurer directement.

Le réacteur lui-même produit également un rayonnement de Cherenkov très intense, mais la lumière n'est normalement pas visible à cause des épaisses parois du réacteur.

Cette seconde image montre le cœur d'un réacteur nucléaire (dans le bas de l'image) avec les mécanismes pour extraire les tiges de carburant du cœur.

Ce réacteur est principalement destiné à bruler rapidement les isotopes radioactifs pour rendre les tiges moins radioactives. Le bombardement intense de neutrons favorise la transmutation des isotopes radio-actifs, mais le bombardement est maintenu à une valeur suffisamment faible pour éviter la réaction en chaine.

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