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Cet ouvrage présente les éléments de base de la physique nucléaire : la structure du noyau atomique et ses propriétés physiques, les phénomènes radioactifs et leurs spécificités radiatives, les réactions nucléaires dans leur diversité. Les notions afférentes introduites (énergie de liaison, constante de désintégration radioactive, sections efficaces, etc.) sont communes à plusieurs domaines d'application : installations nucléaires de recherche ou productrices d'énergie, médecine nucléaire, archéométrie, spatial, applications industrielles diverses hors énergie nucléaire, etc.L'ouvrage s'adresse en particulier aux étudiant.e.s d'écoles d'ingénieurs et de master, en cursus de spécialisation axé sur la production d'énergie par des systèmes nucléaires. Cela justifie sa publication dans la Collection Génie Atomique de l'INSTN. Il peut cependant tout autant intéresser des personnes suivant d'autres types de formations nucléaires académiques ou encore du secteur industriel.Le contexte de la physique des réacteurs nucléaires explique la place importante accordée aux réactions nucléaires induites par les neutrons dans la matière, dans une gamme d'énergie allant jusqu'à vingt méga électronvolts (20 MeV). La diversité des rayonnements engendrés est également prise en considération : les interactions des photons et des particules chargées - électrons, positons, protons, particules alpha - avec la matière sont abordées. Enfin, ce manuel montre le lien qui est établi entre les données nucléaires et atomiques produites et rassemblées dans des bases de données par des physiciens évaluateurs et leur utilisation dans les logiciels de simulation de la propagation des rayonnements dans la matière ainsi que de la modification au cours du temps de la composition isotopique d'un milieu soumis à l'irradiation neutronique.

PRIX SFEN 2017 : Cet ouvrage a obtenu le Prix de l'Enseignement et de de la FormationCe livre est une vaste fresque technico-historique sur les réacteurs nucléaires et sur les combustibles qu'ils utilisent. Il relate d'abord de façon originale toute l'histoire de la connaissance des atomes et de leur noyau jusqu'à la découverte majeure que fut la fission puis la réaction en chaîne qui marque la naissance de l'énergie nucléaire. On y explique ensuite les bases scientifiques du fonctionnement des réacteurs nucléaires en commençant par exposer les principales notions de physique nucléaire permettant notamment de comprendre les interactions entre neutrons et noyaux atomiques et d'expliquer la fission. Partant de ces fondements, la part la plus importante de ce livre est consacrée à la genèse des différentes «filières de réacteurs» et à leur conception. Cela permet de bien comprendre le «pourquoi» et le «comment» du développement du nucléaire d'aujourd'hui et d'anticiper celui du futur. La nature et la structure de différentes grandes composantes d'un réacteur nucléaire y sont notamment explicitées et comparées en détails. On résume à cette occasion l'histoire du développement de l'énergie nucléaire des grands pays qui ont été des pionniers dans ce domaine, dont la France. Cette partie s'achève avec une présentation des réacteurs non électrogènes comme ceux destinés à l'espace ou à la propulsion marine, ainsi que les réacteurs du futur, notamment ceux de la quatrième génération. Enfin, le livre traite de toutes les étapes du cycle du combustible nucléaire.L'ensemble du livre est ponctué de nombreuses anecdotes souvent inédites ou d'évènements insolites rarement rapportés jusqu'ici, qui ont jalonné le chemin de cette aventure unique.Par l'étendue des sujets traités et par les liens étroits qui sont tissés entre l'histoire et la technique, ce livre n'a pas d'équivalent en France et à l'étranger. C'est le fruit de toute une carrière de l'auteur consacrée à la recherche et à l'industrie nucléaire mais aussi à l'enseignement. C'est également le résultat d'un long et patient travail de plusieurs années guidé par une motivation essentielle: la passion.

Les grandes victoires que l'humanité a gagnées dans la lutte contre le changement climatique sont rarement reconnues. Serait-ce parce qu'elles ont été gagnées grâce à l'énergie nucléaire?Pour prévenir les changements climatiques annoncés, la production mondiale d'énergie doit être libérée presque totalement de toute combustion de fossiles d'ici 2050. En même temps, la consommation d'énergie ne cesse de croître, la population augmente et les plus pauvres tentent de se construire une vie meilleure.Avec près de 87% d'énergie produite avec des combustibles fossiles, le défi est sans précédent par son ampleur et son urgence. Les organisations internationales conviennent que pour le relever, utiliser tous les outils disponibles est indispensable : énergies renouvelables, stockage de l'énergie, effi cacité énergétique, capture et stockage du carbone. Et les centrales nucléaires.Les débats sur l'énergie et l'environnement sont largement dominés par des voix qui affi rment haut et fort que le changement climatique et la pauvreté ne trouveront de solution que grâce aux énergies renouvelables, aux économies d'énergie et à l'efficacité énergétique.Ce livre explique comment cette opinion est largement fondée sur la lecture sélective d'étu des et de rapports pourtant pertinents, sur des voeux pieux quant aux miracles techno logiques et même, sur la falsifi cation ou la mauvaise représentation des chiff res et des faits.L'activisme anti-nucléaire veut-il vraiment donner aux gens les informations pertinentes dont ils ont besoin pour prendre leur décision sur la production d'énergie sans émission de carbone, l'ampleur du défi climatique, et en particulier sur les bénéfi ces et inconvénients de l'énergie nucléaire?Ou veulent-ils simplement répandre la peur et l'incertitude, faisant ainsi un énorme pari sur le climat, mettant potentiellement en danger la civilisation humaine et l'écosystème de la Terre?

Cet ouvrage a pour ambition de faire découvrir au lecteur le fonctionnement normal des tranches nucléaires à eau pressurisée, par l'étude de trois différentes situations d'exploitation : le fonctionnement en variation de puissance et le pilotage du réacteur, le démarrage d'une tranche à partir de l'approche sous-critique, l'îlotage d'une tranche.Il s'attache à exposer le comportement du coeur du réacteur, en particulier la distribution spatiale de puissance, les points majeurs du fonctionnement de la partie conventionnelle et ses interactions avec le primaire.Un chapitre, consacré à des éléments de physique et de neutronique pour le fonctionnement des REP, permet au lecteur d'approfondir sa compréhension des effets de température, et des instabilités spatiales liées à l'empoisonnement xénon, qui sont déterminants dans le comportement du coeur.Plusieurs annexes viennent en appui, de façon transverse, aux trois chapitres d'étude des situations d'exploitation : les protections du réacteur et l'instrumentation nucléaire, les circuits eau et vapeur, la régulation du groupe turbo-alternateur, les flux de puissance du coeur à l'alternateur.Dans un premier chapitre, l'auteur retrace l'aventure technique, politique et industrielle qu'a constituée l'édification du parc de production nucléaire exploité aujourd'hui par EDF.Ce livre intéressera les étudiants en sciences et techniques nucléaires (étudiants et ingénieurs en spécialisation Génie Atomique à l'INSTN, élèves-ingénieurs des grandes écoles, étudiants du Master Nuclear Energy etc.) et toutes les personnes ayant déjà des connaissances en neutronique, et sur l'architecture, les systèmes et principales régulations des réacteurs à eau-pressurisée.

Cet ouvrage aborde les Facteurs Humains et Organisationnels (FHO) qui s'invitent lors des différentes phases de la vie (de la conception au démantèlement) d'une installation à risques. Les organisations à risques sont avant tout des systèmes humains. Derrière cette entrée en matière quelque peu provocatrice au sein d'univers techniques se cache l'ambition de mettre en lumière les mécanismes individuels et collectifs qui façonnent ce type d'organisation. Sur quels ressorts reposent les comportements à risques? Pourquoi certains groupes sont-ils incapables de se coordonner? Pourquoi les organisations répètent-elles leurs erreurs? Ces quelques exemples de questions sont de toute évidence au centre des enjeux de sûreté et de sa gestion. Pourtant, si les Facteurs Humains et Organisationnels font désormais partie du vocabulaire commun des praticiens de la sûreté, ils sont encore trop fréquemment assimilés à la notion, trop restrictive, d'erreur humaine. Considérant au contraire qu'une défaillance humaine ne peut se comprendre sur le même mode qu'une défaillance technique, cet ouvrage proposera un parcours d'exploration de la dimension humaine de la sûreté. Comme le montreront les analyses d'accidents relatés au fil des chapitres, les barrières techniques n'atteignent leur pleine efficacité que si elles sont comprises, appropriées et utilisées par les opérateurs : les systèmes techniques et sociaux sont indissociablement liés.

Quand un réacteur nucléaire est mis en exploitation, des évènements extérieurs peuvent l'impacter et ils ont souvent pour origine la corrosion des matériaux de structure et des composants. Ce livre résume les phénomènes de corrosion dans les circuits primaires des centrales nucléaires à eau sous pression et présente l'historique des raisons du choix du conditionnement chimique et des matériaux utilisés. C'est un sujet assez rarement évoqué quand on parle de réacteurs nucléaires. Il est des plus intéressants sur la manière d'appréhender les phénomènes de corrosion depuis la fin des années 50 jusqu'à nos jours. De ce point de vue, il donne une perspective importante pour les acteurs d'aujourd'hui en situant bien les évolutions pendant cette période, ainsi que les raisons de certains choix réalisés pour les réacteurs actuellement en service et construits durant cette période. Ayant une grande expérience dans le domaine, l'auteur montre l'attitude à avoir face à une difficulté d'exploitation et à la compréhension des phénomènes. De plus, il propose un nombre important de références bibliographiques. L'ambition de ce livre est d'être un guide aux générations futures. Unique dans son genre, il s'adresse aux professionnels des réacteurs nucléaires, aux chercheurs et étudiants en science des matériaux et au lecteur qui s'intéresse à ce domaine.

Cet ouvrage résulte de nombreuses années d'enseignement soit dans le cadre des cours du Génie Atomique de l'INSTN, soit en écoles d'ingénieurs, soit en formation continue. Son objectif essentiel est de présenter sous une forme rigoureuse et pédagogique les connaissances de base nécessaires à la compréhension et à la modélisation des phénomènes thermohydrauliques monophasiques et diphasiques rencontrés lors de la conception ou du fonctionnement des réacteurs nucléaires. Les écoulements et transferts de chaleur dans les écoulements diphasiques sont en particulier présentés en détail.La plupart des chapitres comportent des exemples d'application des concepts étudiés à des problèmes de génie nucléaire, et des exercices destinés à maîtriser ces concepts. Ces exemples et exercices ont été le plus souvent adaptés de problèmes posés lors de contrôles des connaissances associés au cours de Thermohydraulique des réacteurs du Génie Atomique. Chaque exemple d'application comporte une solution détaillée.Les connaissances mathématiques requises ne vont guère au-delà de celles enseignées dans les écoles d'ingénieurs. Les chapitres sur les caractéristiques thermohydrauliques des réacteurs et sur la conception et le dimensionnement thermique des réacteurs ont été rédigés par Patrick Raymond (CEA). Le chapitre traitant de la thermique de l'élément combustible a été écrit en collaboration avec Claude Renault (CEA) et celui sur le blocage des écoulements diphasiques en collaboration avec Michel Giot (Université Catholique de Louvain). Enfin le hapitre sur la thermohydraulique des réacteurs de propulsion navale a été rédigé en collaboration avec Laurent Mahias (École des Applications Militaires de l'Énergie Atomique).

La neutronique – néologisme bâti sur le modèle d'électronique – est née en 1932 avec la mise en évidence expérimentale du neutron par le physicien britannique James Chadwick. La neutronique est l'étude du cheminement des neutrons dans la matière et, plus spécifiquement, des conditions d'une réaction en chaîne libérant de l'énergie grâce aux fissions de noyaux d'uranium ou de plutonium. À la suite de talentueux pionniers de la physique nucléaire – Becquerel, les Curie, les Joliot-Curie et bien d'autres – et encouragés par une politique volontariste de développement de cette nouvelle source d'énergie, les physiciens français ont apporté une contribution essentielle aux progrès de la neutronique. Basée à l'origine sur des modèles extrêmement habiles, la neutronique a fait de plus en plus appel à l'informatique. Aujourd'hui, les concepteurs des réacteurs font partie des gros utilisateurs du calcul scientifique. Cette saga est contée ici par un ingénieur qui a contribué à ces développements et un enseignant qui a transmis sa passion à de nombreux jeunes. L'auteur a choisi de la présenter avec deux niveaux de difficulté : le lecteur rebuté par les équations ou ne recherchant qu'un aperçu pourra se limiter au texte principal ; celui qui souhaite plus de détails pourra aussi se plonger dans les encadrés.

La Situation énergétique en France et dans le monde est un ouvrage pratique de référence. La production et la distribution de l'énergie ont une importance cruciale dans l'évolution de nos sociétés. Les quantités de ressources contenues dans l'écorce terrestre sont limitées et le système énergétique a sur l'environnement des impacts négatifs qu'il convient de minimiser : autant de contraintes que les projets politiques doivent nécessairement prendre en compte dans une vision à long terme. L'analyse précise et concise présente dans un premier temps l'état de la conjoncture énergétique dans notre pays et plus généralement à travers le monde. Une dizaine de fiches résumant les aspects aussi bien, économiques, environnementaux ou politiques viennent compléter ce panorama qui permet à tout à chacun de se faire une idée sur les décisions qui seront à envisager à l'avenir. La Société française de physique a souhaité éclairer le débat à travers cet ouvrage écrit par la commission Énergie-Environnement composée d'experts du domaine.

Comment passer d'un schéma de principe (toujours très simple) à une installation nucléaire opérationnelle, toujours très complexe? La réponse est dans l'ingénierie ou « art de l'ingénieur ». Destiné aux ingénieurs ne connaissant pas le domaine mais qui s'y intéressent, cet ouvrage à la fois très complet, pédagogique et didactique permet de donner une connaissance globale sans être trop spécifique sur tous les aspects et compétences nécessaires aux installations nucléaires. L'ouvrage est une présentation commentée des principaux processus de l'ingénierie nucléaire : parcours réglementaire et autorisations administratives, démarche de sûreté nucléaire, radioprotection, études de conception, achats, constructions, site, mise en service, financement, pilotage global d'un management de projet…

C'est une aventure singulière initiée dans les années 1950. Une communauté scientifique internationale, soutenue par les pouvoirs publics des nations les plus riches, s'est fixée pour objectif de réaliser la fusion d'éléments légers afin de contribuer à la production d'électricité. Quand? Comment? À quel prix? Autant de questions aux réponses incertaines. Les bases physiques de la fusion nucléaire sont connues depuis longtemps. Elles ont conduit à de vastes programmes lancés vers 1970 dans deux directions : les tokamaks pour le confinement magnétique et les lasers multifaisceaux pour le confinement inertiel. Jusqu'aux étapes clés actuelles que sont ITER et les lasers mégajoule, les avancées ont été spectaculaires mais insuffisantes. Après plus d'un demi-siècle de recherches et de développement, la preuve n'est toujours pas apportée d'une énergie de fusion supérieure à l'énergie investie dans le fonctionnement du dispositif. Il faudra encore de longs délais avant d'envisager une exploitation industrielle, un autre demi-siècle peut-être? Si d'autres recherches se poursuivent en marge, notamment sur les systèmes hybrides fusion-fission, le réacteur à fusion tel qu'on l'imagine en 2011 se situe dans le prolongement des deux grandes filières que sont les tokamaks et la voie inertielle par laser. L'avenir n'est pas écrit. La seule certitude est que si l'on parvient à maîtriser la fusion thermonucléaire, l'humanité disposera d'une ressource très abondante pour satisfaire sa demande d'énergie électrique, sans émission de gaz à effet de serre et avec une radioactivité posant moins de problèmes que celle de l'énergie de fission.

Dans le but d'aider les étudiants, physiciens et ingénieurs nucléaires suceptibles d'avoir besoin d'un cours de Génie Atomique rigoureux et pédagogique, cet ouvrage nous présente les connaissances de base nécessaires à la compréhension et à la modélisation des phénomènes thermohydrauliques monophasiques et diphasiques rencontrés lors de la conception ou du fonctionnement des réacteurs nucléaires. Les écoulements et transferts de chaleur dans les écoulements diphasiques sont en particulier présentés en détail. La plupart des chapitres comportent des exemples d'application des concepts étudiés à des problèmes de génie nucléaire, et des exercices destinés à maîtriser ces concepts. Ces exemples et exercices ont été le plus souvent adaptés de problèmes posés lors de contrôles des connaissances associés au cours de Thermohydraulique des réacteurs du Génie Atomique. Chaque exemple d'application comporte une solution détaillée. Les connaissances mathématiques requises ne vont guère au-delà de celles enseignées dans les écoles d'ingénieurs. Les chapitres sur les caractéristiques thermohydrauliques des réacteurs et sur la conception et le dimensionnement thermique des réacteurs ont été rédigés par Patrick Raymond (CEA). Le chapitre traitant de la thermique de l'élément combustible a été écrit en collaboration avec Claude Renault (CEA) et celui sur le blocage des écoulements diphasiques en collaboration avec Michel Giot (Université Catholique de Louvain). Enfin le chapitre sur la thermohydraulique des réacteurs de propulsion navale a été rédigé en collaboration avec Laurent Mahias (École des Applications Militaires de l'Énergie Atomique).

Entre le nucléaire et la France, on peut parler d'une véritable histoire d'amour. Ayant fait le pari de développer cette source d'énergie, les décideurs français se sont lancés dans une épopée fantastique, une des aventures scientifiques et industrielles les plus excitantes. L'objet de cet ouvrage est de présenter les enjeux de ce pari, de mieux cerner les difficultés qui ont accompagné son déroulement, afin d'appréhender la complexité d'une telle construction. Après un panorama des acquis successifs de la physique atomique et nucléaire depuis un peu plus d'un siècle, l'ouvrage décrit la genèse de l'énergie nucléaire, puis ses développements industriels, pour finir sur un aperçu de perspectives encore largement ouvertes. La conclusion dresse un bilan des atouts et des risques de cette énergie. On y trouvera les témoignages d'un autre acteur de ces recherches, Pierre Benoist, et de l'un de ceux qui les poursuivra, Sylvain David.

Ce livre présente l'aspect économique de l'énergie nucléaire en tenant compte de ses caractéristiques propres comme système de production énergétique.