Exemples de nucléides
Uranium
L’uranium est un élément chimique naturel de numéro atomique 92, ce qui signifie qu’il y a 92 protons et 92 électrons dans la structure atomique. Le symbole chimique de l’uranium est U. L’uranium est couramment présent à de faibles niveaux (quelques ppm – parties par million) dans toutes les roches, le sol, l’eau, les plantes et les animaux (y compris les humains). L’uranium est également présent dans l’eau de mer et peut être récupéré dans l’eau de mer. Des concentrations importantes d’uranium sont présentes dans certaines substances telles que l’uraninite (le minerai d’uranium le plus courant), les dépôts de roches phosphatées et d’autres minéraux.
L’uranium naturel est principalement constitué de l’isotope 238U (99,28%), par conséquent la masse atomique de l’élément uranium est proche de la masse atomique de l’isotope 238U (238,03u). L’uranium naturel est également constitué de deux autres isotopes : 235U (0,71%) et 234U (0,0054%). L’abondance des isotopes dans la nature est due à la différence de leurs demi-vies. Les trois isotopes naturels de l’uranium (238U, 235U et 234U) sont instables. D’autre part, ces isotopes (sauf 234U) appartiennent aux nucléides primordiaux, car leur demi-vie est comparable à l’âge de la Terre (~4,5×109 ans pour 238U).
Dans les réacteurs nucléaires, nous devons considérer trois isotopes artificiels, 236U, 233U et 232U. Ceux-ci sont produits par transmutation dans les réacteurs nucléaires à partir de 235U et 232Th.
Xénon
Le xénon est un élément chimique naturel de numéro atomique 54, ce qui signifie qu’il y a 54 protons et 54 électrons dans la structure atomique. Le symbole chimique du xénon est Xe. Le xénon est un gaz noble incolore, dense et inodore que l’on trouve dans l’atmosphère terrestre à l’état de traces.
Dans l’industrie nucléaire, le xénon 135 artificiel notamment a un impact énorme sur le fonctionnement d’un réacteur nucléaire. Pour les physiciens et pour les opérateurs de réacteurs, il est important de comprendre les mécanismes qui produisent et retirent le xénon du réacteur afin de prédire comment le réacteur réagira suite à des changements de niveau de puissance.
Un autre isotope important est le xénon 133, qui a une demi-vie de 5,2 jours, et sa présence dans le liquide de refroidissement d’un réacteur indique (avec le xénon 135) une possible défaillance de la gaine du combustible. La présence de ce gaz dans le liquide de refroidissement d’un réacteur indique (avec le xénon 135) la possibilité d’une défaillance de la gaine du combustible. À mesure que le défaut s’agrandit, le taux de libération des nucléides solubles à plus longue durée de vie, en particulier l’I-131, l’I-134, le Cs-134 et le Cs-137, augmentera.
Bore
Le bore est un élément chimique naturel de numéro atomique 5, ce qui signifie qu’il y a 5 protons et 5 électrons dans la structure atomique. Le symbole chimique du bore est B.
Le bore naturel est principalement constitué de deux isotopes stables, 11B (80,1 %) et 10B (19,9 %). Dans l’industrie nucléaire, le bore est couramment utilisé comme absorbeur de neutronsen raison de la section transversale neutronique élevée de l’isotope 10B. Sa section de réaction (n,alpha) pour les neutrons thermiques est d’environ 3840 barns (pour un neutron de 0,025 eV). L’isotope 11B a une section d’absorption des neutrons thermiques d’environ 0,005 barns (pour un neutron de 0,025 eV). La plupart des réactions (n,alpha) des neutrons thermiques sont des réactions 10B(n,alpha)7Li accompagnées d’une émission gamma de 0,48 MeV.
De plus, l’isotope 10B a une section efficace de réaction (n,alpha) élevée le long de tout le spectre d’énergie des neutrons. Les sections croisées de la plupart des autres éléments deviennent très petites à des énergies élevées comme dans le cas du cadmium. La section efficace de 10B diminue de façon monotone avec l’énergie. Pour les neutrons rapides, sa section transversale est de l’ordre de la grange.