Les propriétés des modérateurs dans les réacteurs nucléaires

Le graphite est un modérateur de neutrons couramment utilisé dans les réacteurs nucléaires. Il a une pureté satisfaisante (99 pour cent de pureté, avec une teneur en cendres inférieure à 300 ppm de bore et moins d`environ 2 ppm) disponible à un prix raisonnable. Il est thermiquement stable, mais à des températures élevées, il peut réagir avec l`oxygène et du dioxyde de carbone dans le réacteur en diminuant l`efficacité. Il peut également former des carbures (un composé constitué de carbone avec un autre élément) après avoir fait réagir avec certains métaux et d`oxydes métalliques. En dépit d`être un non-métal, graphite a de bonnes propriétés de conduction de la chaleur, ce qui est une propriété importante des modérateurs de neutrons. Les inconvénients de base de graphite dans la modération nucléaire sont les chances d`oxydation en présence d`air, une faible résistance et la faible densité. Ses dimensions peuvent changer sous l`influence des radiations dans le réacteur.

L`eau ordinaire est utilisé dans les réacteurs nucléaires en tant que modérateur pour un certain nombre de raisons. Le faible coût de l`eau, la disponibilité facile et une excellente propriété de ralentissement en fait un modérateur de neutrons très bien. L`eau ordinaire peut être utilisé comme un modérateur seulement si le combustible d`uranium enrichi est utilisé. Il peut être utilisé à la fois comme un modérateur et un fluide de refroidissement dans le réacteur nucléaire. Les principaux inconvénients de l`eau ordinaire est relativement faible point d`ébullition. L`eau lourde d`autre part surmonte l`inconvénient majeur de l`eau ordinaire. Contrairement à l`eau ordinaire, il peut fonctionner de façon satisfaisante avec de l`uranium naturel aussi- il donne fortement amélioré l`économie de neutrons (contrairement à l`eau ordinaire, il absorbe les neutrons), qui permet au réacteur de fonctionner sans installations d`enrichissement de carburant et améliorer généralement la capacité du réacteur. Contrairement à graphite modérateur, il ne s`oxyde pas. réacteurs nucléaires modérés à l`eau lourde sont plus petites et ont besoin de combustible beaucoup moins nucléaire. L`inconvénient lié à l`eau lourde est le coût beaucoup plus élevé que l`eau ordinaire.

L`hydrure de zirconium est pas un matériau habituel utilisé en tant que modérateur dans les réacteurs nucléaires. Quand en poudre, le matériau a une faible conductivité thermique et nécessite donc des dispositions spéciales de refroidissement dans les réacteurs de grande puissance fonctionnant à haute à température modérée. L`hydrure de zirconium est utilisé dans la "triga" réacteur avec de l`uranium enrichi en tant que l`élément combustible.

Beryllium est supérieure à celle du graphite comme modérateur de neutrons dans les réacteurs nucléaires. Béryllium a été utilisé dans certains réacteurs et de l`oxyde de béryllium est proposé comme modérateur de neutrons pour les réacteurs à fission nucléaire refroidi à gaz à haute température. Le béryllium est un coût élevé par rapport à graphite et de l`eau lourde, qui remplacent souvent.