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LE NUCLÉAIRE EXPLIQUÉ PAR DES PHYSICIENS Bernard Bonin Préface d'Étienne Klein

LE NUCLÉAIRE EXPLIQUÉ PAR DES PHYSICIENS Bernard Bonin Préface d'Étienne Klein Collection « Une Introduction à » dirigée par Michèle Leduc et Michel Le Bellac Le nucléaire expliqué par des physiciens Bernard Bonin Préface de Étienne Klein 17, avenue du Hoggar Parc d’activités de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France Dans la même collection Les atomes froids Erwan Jahier, préface de M. Leduc ISBN : 978-2-7598-0440-5 • 160 pages • 20 € Le laser Fabien Bretenaker et Nicolas Treps, préface de C. H. Townes ISBN : 978-2-7598-0517-4 • 180 pages • 20 € Le monde quantique Michel Le Bellac, préface d’A. Aspect ISBN : 978-2-7598-0443-6 • 232 pages • 25 € Les planètes : les nôtres et les autres Thérèse Encrenaz, préface de J. Lequeux ISBN : 978-2-7598-0444-3 • 192 pages • 22 € Naissance, évolution et mort des étoiles James Lequeux ISBN : 978-2-7598-0638-6 • 162 pages • 20 € Mathématiques des marchés ﬁnanciers Mathieu Le Bellac et Arnaud Viricel, préface de J.-P . Bouchaud ISBN : 978-2-7598-0690-4 •200 pages •21 € Retrouvez tous nos ouvrages et nos collections sur http://www.edition-sciences.com Imprimé en France. © 2012, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une contrefaçon. Seules sont autorisées, d’une part, les reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective, et d’autre part, les courtes citations justiﬁées par le caractère scientiﬁque ou d’information de l’œuvre dans laquelle elles sont incorporées (art. L. 122-4, L. 122-5 et L. 335-2 du Code de la propriété intellectuelle). Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l’accord de l’éditeur. S’adresser au : Centre français d’exploitation du droit de copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : 01 43 26 95 35. ISBN 978-2-7598-0671-3 Docteur en sciences physiques, Bernard Bonin mène de 1979 à 1990, des recherches en physique nucléaire au CEA (Saclay), puis s’oriente vers la physique des accélérateurs et la physique des surfaces. De 1996 à 2000 il dirige un service de recherches et d’études sur les déchets nucléaires à l’Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire. En 2000, il devient adjoint au Directeur de la Recherche et du Développement à la COGEMA, intégré depuis au groupe AREVA. Il est actuellement Directeur Scientiﬁque adjoint du pôle énergie nucléaire du CEA. Il est aussi professeur à l’Insti- tut National des Sciences et Techniques Nucléaires, et membre du comité scientiﬁque de plusieurs instituts de recherche. Il est au- diteur de l’Institut des Hautes Études Scientiﬁques et Techniques, promotion Mandelbrot. Remerciements Ce livre est dédié à la mémoire de Paul Bonche, membre fondateur du Cercle d’études sur l’énergie nucléaire et coordonnateur de la première version de ce livre. Paul, nous espérons que tu aurais reconnu et apprécié cette seconde version du livre du CESEN, Le nucléaire expliqué par des physiciens ! Table des matières Remerciements v Préface xiii Avant-propos xv LES MÉCANISMES PHYSIQUES DE LA RADIOACTIVITÉ 1 1 La radioactivité 3 1.1 La formation des noyaux atomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 L’histoire de l’atome, depuis l’idée jusqu’à la chose . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 La découverte de la radioactivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 LA RADIOACTIVITÉ DANS L’ENVIRONNEMENT ET LE VIVANT 15 2 La radioactivité dans l’environnement 17 2.1 Mesures des rayonnements dans l’air ambiant : la douche cosmique . . 18 2.2 Un radionucléide cosmogénique : le carbone 14 . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Les radionucléides de la croûte terrestre : uranium, thorium, potassium 19 2.4 Les radionucléides de l’atmosphère : le radon . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5 Migration, dilution et reconcentration des radionucléides . . . . . . . . 23 2.6 Les rayonnements artiﬁciels et l’environnement : les nuages radioactifs des essais nucléaires militaires, et des accidents de Tchernobyl et de Fukushima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.7 Les transferts de radionucléides entre les différents compartiments de la biosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.8 Les rayonnements artiﬁciels et l’environnement : les rejets de centrales 26 2.9 Les rejets des usines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3 Les effets des rayonnements sur le vivant 29 3.1 Comment les rayonnements ionisants atteignent le vivant . . . . . . . . 30 3.2 L’ordre de grandeur des doses reçues par le public . . . . . . . . . . . . . 43 3.3 Les doses acceptables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.4 La toxicité relative de quelques radioéléments . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.5 La radioactivité, un risque que l’on sait évaluer . . . . . . . . . . . . . . . 49 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 LES RÉACTEURS NUCLÉAIRES : CONCEPTION, FILIÈRES, SÛRETÉ 51 4 Le fonctionnement d’un réacteur nucléaire 53 4.1 La réaction de ﬁssion et les réactions en chaîne . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.2 Le principe des réacteurs nucléaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.3 Flux neutronique et modération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.4 Stabilité et pilotage d’un réacteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5 Les différentes ﬁlières de réacteurs 65 5.1 Le choix des ﬁlières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.2 Les réacteurs à eau sous pression (REP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.3 Les réacteurs à eau bouillante (REB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.4 Les réacteurs à eau lourde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 5.5 Les réacteurs à neutrons rapides (RNR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Science et Technologie/ bernard-bonin-etienne-klein-le-nucleaire-expli-b-ok-xyz.pdf