Du noyau atomique au réacteur nucléaire

Dossier : Arts, Lettres et SciencesMagazine N°689 Novembre 2013Par : Paul REUSS (60)Rédacteur : Pierre BACHER (52)Editeur : EDP Sciences – 2013

L’ouvrage de Paul Reuss se compose de deux parties bien distinctes, séparées par un interlude qui décrit et explique les réacteurs naturels d’Oklo découverts en 1972.

Livre : DU NOYAU ATOMIQUE AU RÉACTEUR NUCLÉAIRE par Paul REUSS (60)La première partie donne les bases physiques de la neutronique, la science des neutrons découverts en 1932 par Chadwick. En quelques années, les découvertes de la fission puis de la possibilité de réaction en chaîne (Joliot-Curie) devaient conduire à la première «pile atomique», conçue et réalisée par Fermi en 1942.

La deuxième partie est consacrée à l’ère industrielle de la neutronique, et plus particulièrement à la place éminente jouée par les acteurs français dans ce développement (réacteurs uranium naturel graphite gaz (UNGG), réacteurs à eau pressurisée (REP) et réacteurs à neutrons rapides).

Peut-on intéresser un public à une science aussi spécialisée que la neutronique? C’est le pari un peu fou qu’a fait Paul Reuss dans cet ouvrage passionnant de bout en bout. Pour faciliter la lecture et l’adapter au niveau de culture scientifique du lecteur, l’histoire et les explications sont racontées systématiquement à deux niveaux.

Le premier niveau, plus physique, permet de se faire une bonne idée qualitative des phénomènes en jeu; sans cacher la nature des problèmes à résoudre et les difficultés à surmonter, il permet de comprendre les ordres de grandeur et de mesurer les progrès réalisés au fil des ans.

Le second niveau, présenté sous forme d’encadrés, est clairement réservé à un public averti. Il présente les équations fondamentales qui régissent le comportement des neutrons, les difficultés liées au très grand nombre de données physiques, aux matériaux différents qui constituent les réacteurs, aux géométries complexes. Il décrit les méthodes utilisées pour résoudre les équations et valider les résultats.

La saga de la neutronique permet de comprendre le rôle de la neutronique, particulièrement française, dans le développement des réacteurs nucléaires depuis trois quarts de siècle. Fermi, en 1942, avait su prévoir la neutronique de la Chicago Pile. Joliot et ses collaborateurs du CEA, dix ans plus tard, avaient su faire de même pour le réacteur ZOE du fort de Châtillon.

Dans les années 1960, les neutroniciens du service de physique mathématique du CEA puis d’EDF surent calculer les cœurs des réacteurs de la filière UNGG avec une simple règle à calcul. Alors, pourquoi consacrer tant de moyens, théoriques et expérimentaux, à la neutronique encore aujourd’hui?

La seconde partie du livre de Paul Reuss apporte un éclairage original sur ce sujet : au fil des ans, les ingénieurs ont cherché à optimiser l’utilisation des combustibles, le recyclage du plutonium, l’adaptation de la puissance des réacteurs à la consommation d’électricité, etc., et cela en améliorant de façon continue la sûreté des installations.

L’auteur explique pourquoi chacune de ces étapes a exigé de disposer d’outils de calcul toujours plus performants, mais aussi d’outils validés par l’expérience.

Du noyau atomique au réacteur nucléaire – la saga de la neutronique française n’est pas un ouvrage facile. Mais c’est un ouvrage qui illustre remarquablement le développement parallèle des connaissances expérimentales et théoriques, tout comme celui des connaissances fondamentales et des applications industrielles.

Tout esprit curieux de l’histoire des sciences – particulièrement des sciences physiques – devrait le lire avec beaucoup d’intérêt. Paul Reuss, acteur majeur de cette saga pendant près d’un demi-siècle, nous apporte un témoignage précieux ; témoignage enrichi par un index des hommes et des femmes qui ont contribué au développement de l’école française de neutronique, un index des réalisations, un index des thèmes et notions physiques et une bibliographie en langue française.

Comme il le résume en conclusion : « La neutronique a su trouver la bonne synergie entre la physique et le calcul numérique ; il faut qu’elle veille à la conserver.»

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