Les barres de contrôle sont des outils qui sont utilisés pour contrôler la réaction en chaîne qui se produit à l’intérieur d’un réacteur nucléaire. Si elle n’est pas contrôlée, la réaction en chaîne peut rapidement devenir incontrôlable, provoquant l’explosion du réacteur. Des barres de commande modèrent la vitesse de la réaction, garantissant qu’elle se déroule de manière sûre et durable. Ces crayons font également partie par la suite des systèmes de sûreté qui sont utilisés pour prévenir les catastrophes des réacteurs.
Comme son nom l’indique, une tige de commande est une tige fabriquée à partir d’un métal ou d’un alliage métallique. Il est généralement intégré dans un boîtier avec d’autres tiges qui sont conçues pour être levées et abaissées ensemble hors du réacteur. La composition du ou des métaux dans une barre de commande varie selon le type de réacteur dans lequel elle est utilisée. Dans tous les cas, les métaux ont en commun la propriété de pouvoir absorber les neutrons sans subir de fission.
La fission, bien sûr, est la réaction qui anime les réacteurs nucléaires. Dans la fission, un noyau absorbe un neutron puis se sépare, libérant de la chaleur, de l’énergie et d’autres neutrons. Dans une réaction nucléaire contrôlée, le personnel du réacteur souhaite maintenir la production de neutrons égale à la consommation de neutrons, chaque réaction de fission générant un seul neutron pour remplacer celui qui a été perdu. En réalité, les neutrons sont produits deux à trois fois plus vite qu’ils ne sont consommés, ce qui peut rapidement provoquer un emballement de la réaction.
C’est là qu’interviennent les barres de contrôle. Les barres de contrôle sont descendues dans le réacteur pour absorber une partie des neutrons produits lors des réactions de fission afin de maintenir le rapport sous contrôle. Lorsque la température augmente, les tiges sont abaissées et lorsque la température baisse, les tiges sont élevées pour permettre à davantage de réactions de fission de se produire. En cas d’urgence où le réacteur semble devenir incontrôlable, les barres sont complètement abaissées dans le réacteur pour l’arrêter complètement.
Également appelées barres d’absorption, les barres de commande des réacteurs nucléaires sont conçues pour fonctionner même en situation de crise dans laquelle un être humain n’est pas disponible. Avec de nombreux réacteurs, les barres sont placées au-dessus du réacteur dans un système conçu pour laisser tomber les barres si la température du réacteur devient trop élevée. Dans d’autres cas, les systèmes de sécurité peuvent être activés à la fois dans la salle du réacteur et à l’extérieur via des systèmes à distance. Le personnel surveille également en permanence ce qui se passe à l’intérieur du réacteur, surveillant le combustible et les barres de commande à remplacer au besoin.