Les neutrons sont des particules subatomiques sans charge électrique et dont la masse est légèrement supérieure à celle d'un proton. On les trouve dans les noyaux des atomes, où ils sont liés par la puissante force nucléaire. Les neutrons jouent un rôle crucial dans les réactions nucléaires, notamment celles qui se produisent dans les réacteurs nucléaires.

Dans les réacteurs nucléaires, les neutrons sont principalement produits par la fission d’atomes d’uranium 235 ou de plutonium 239. Ces atomes sont divisés par les neutrons, libérant ainsi des neutrons supplémentaires et une grande quantité d’énergie. Les neutrons libérés au cours de ce processus peuvent ensuite provoquer d’autres fissions, créant une réaction en chaîne qui alimente le réacteur nucléaire.

Les neutrons interagissent avec les matériaux des réacteurs de plusieurs manières :

1. Diffusion élastique : Les neutrons peuvent entrer en collision avec les noyaux des atomes contenus dans les matériaux des réacteurs, transférant ainsi une partie de leur énergie aux noyaux. Ce processus, appelé diffusion élastique, fait changer de direction et ralentir les neutrons.

2. Diffusion inélastique : Dans la diffusion inélastique, les neutrons entrent en collision avec les noyaux des atomes et transfèrent suffisamment d'énergie pour exciter les noyaux à un niveau d'énergie plus élevé. Les noyaux excités émettent alors des rayons gamma lorsqu’ils reviennent à leur état fondamental.

3. Capturer : Les neutrons peuvent également être absorbés par les noyaux des atomes, un processus appelé capture. Lorsqu’un neutron est capturé, il se combine avec un proton du noyau pour former un nouvel isotope. Ce processus peut conduire à la formation d'isotopes radioactifs, qui peuvent être dangereux et nécessiter une gestion prudente dans les réacteurs nucléaires.

4. Fission : Les neutrons peuvent provoquer la fission de certains éléments lourds, comme l'uranium 235 et le plutonium 239. La fission se produit lorsqu'un neutron est absorbé par un noyau lourd, provoquant la division du noyau en deux noyaux plus petits et la libération de neutrons supplémentaires et d'une grande quantité d'énergie.

Les interactions des neutrons avec les matériaux des réacteurs sont complexes et influencent fortement le fonctionnement des réacteurs nucléaires. Ces interactions sont soigneusement étudiées et contrôlées pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des centrales nucléaires.