Modérer un neutron libre
La modération est une opération qui consiste à réduire l’énergie cinétique d’un neutron.
L’énergie cinétique initiale d’un neutron libéré du noyau est généralement de l’ordre de quelques MeV.
Pour la réduire à quelques meV (´10-9), il doit collisionner avec des noyaux légers dont l’énergie doit être au moins inférieure à quelques meV.
Ainsi, si A est le rapport de masse entre le noyau et le neutron, le transfert d’énergie cinétique du neutron est donné par :
Le transfert d’énergie cinétique en fonction de l’angle de collision est tracé ci-dessous pour différentes valeurs de A.
L’énergie cinétique du neutron post-collision est minimale pour θ = 180°, soit :
Plus les noyaux ont une masse proche de celle du neutron (A petit) et plus la réduction d’énergie cinétique est efficace à chaque collision.
Pour modérer un neutron, il faudra donc le faire collisionner n fois avec n d’autant plus petit que A est petit, typiquement plusieurs dizaines de fois.