Physique nucléaire - 4EUS31NU

PHYSIQUE NUCLEAIRE

=== Physique Nucléaire - Bases théoriques === A. NUTTIN

I : Notions de relativité et d'énergie de liaison

• introduction des principaux concepts de façon historique (illustrée) : surtout de 1896 à 1945 (en passant par 1905 pour la relativité restreinte et 1911/1913 pour les premiers modèles nucléaires), mais aussi quelques repères importants après la seconde guerre mondiale
• relativité restreinte (postulats et énoncés équivalents, exemples pratiques)
• noyau, nucléons, autres particules (modèle standard) et notion d'énergie de liaison (modèle de la goutte liquide, exemples simples de réactions et désintégrations)
• TD sur la relativité restreinte (muons cosmiques, production de particules) et sur la géométrie du noyau (atome muonique, noyaux miroirs)

II : Modèles et Propriétés du Noyau

• du modèle de la goutte liquide (Bohr et Wheeler pour la fission) au modèle du gaz de Fermi
• propriétés nucléaires, de l'importance des moments cinétiques (et de la complexité de leur traitement quantique), notion de parité
• le modèle en couches : principes, nombres magiques retrouvés par le couplage spin-orbite, utilisation (pratique)
• TD sur le modèle en couches (propriétés d'états fondamentaux et excités, calcul d'énergies de liaison)

III : Réactions Nucléaires (en particulier induites par neutron)

• absorptions résonnantes, Breit-Wigner
• sections efficaces, réactions utiles (exemple de la BNCT), calculs pratiques
• mécanisme de la fission (point de vue de la physique nucléaire), description de la réaction (en réacteur nucléaire), comparaison à la fusion (exemples du soleil et d'ITER)
• TD sur les réactions nucléaires du TP neutron (production puis détection des neutrons) et sur des expériences de détection d'antineutrinos (Reines-Cowan, SN1987A)

IV : Désintégrations Radioactives

• désintégration alpha : modèle (Gamow) et propriétés
• désintégrations beta et gamma : modèle (Fermi) et propriétés
• calculs couplés (équations d'évolution) et applications (production d'isotopes à usage médical par faisceau alpha ou en réacteur, Neutron Activation Analysis)
• TD sur l'étude d'une désintégration (alpha ou beta), avec application pratique et calculs d'évolution

=== Physique Nucléaire - Interactions rayonnement matière === C. SAGE
I : Généralités - Rappels - Unités
II : Chocs élastiques coulombiens
III : Particules chargées dans la matière
IV : Interactions des photons dans la matière
V : Le neutron et ses interactions
VI : Interaction rayonnement-matière biologique

=== Physique Nucléaire - Energie nucléaire et mix énergétique === N. CAPELLAN
I : Contexte énergétique
II : Les alternatives au fossile
III : L'energie nucléaire

=== Physique Nucléaire - Economie de l'énergie nucléaire === A. BIDAUD
Des outils d'analyse économique simplifiés (actualisation et coût actualisé de l'électricité) seront rapidement introduits puis appliqués à l'énergie nucléaire. Ils permettent de discuter des particularités du modèle économique du nucléaire : importance de la construction (et de la maitrise du planning), place des dépenses prévues à long terme (déchets et déconstruction).

mécanique classique, électromagnétisme, physique atomique, mécanique quantique

CT1 : 40% (Bases théoriques - DS 1h)
CT2 : 30% (IRM - DS 1h)
CT3 : 10% (Energie - QCM Chamilio 30')
CC : 20% (TP)

CT1 : 40% (Bases théoriques - DS 1h)
CT2 : 30% (IRM - DS 1h)
CT3 : 10% (Energie - QCM Chamilio 30')
CC : 20% (TP)

Le cours est programmé dans ces filières :

• Cursus ingénieur - Ingénieur IEN - Semestre 7

Code de l'enseignement : 4EUS31NU
Langue(s) d'enseignement :

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K. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley & sons, 1988

L. Valentin, Physique subatomique - Noyaux et particules (2 tomes), Hermann, 1982

Glenn F. KNOLL, "Radiation Detection and Measurement", John Wiley and Sons Ed., 2010

William R. LEO, "Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments: A How-To Approach", Springer-Verlag, 1994

William D. D’haeseleer, Synthesis on the economics of nuclear energy costs, https://www.mech.kuleuven.be/en/tme/research/energy_environment/Pdf/wpen2013-14.pdf

Cour des comptes, Le coût de production de l’électricité nucléaire actualisation 2014, https://www.ccomptes.fr/fr/publications/le-cout-de-production-de-lelectricite-nucleaire-actualisation-2014