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Étude, développement et évaluation d'un système de détection des neutrons prompts de photofission

Défi technologique : Instrumentation nucléaire et métrologie des rayonnements ionisants (en savoir +)

Département : Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire : Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Date de début : 01-10-2023

Localisation : Saclay

Code CEA : SL-DRT-23-0459

Contact : adrien.sari@cea.fr

Les réactions de photofission sont utilisées pour diverses applications allant de l'évaluation de données nucléaires fondamentales à la caractérisation de colis de déchets radioactifs, en passant par la sécurité intérieure et la lutte contre la prolifération. En raison du flash de photons émis à chaque impulsion délivrée par l'accélérateur d'électrons utilisé et de la saturation des détecteurs et de l'électronique qui en résulte durant quelques millisecondes, la détection des neutrons prompts n'est actuellement pas déployée. Les méthodes mettant en ?uvre la photofission reposent aujourd'hui sur la détection des neutrons et gamma retardés. Cependant, des techniques dites « indirectes » visant à activer un radionucléide puis à mesurer sa décroissance permettraient d'accéder au signal des neutrons prompts, représentant environ 99 % des neutrons de photofission. L'objectif de cette thèse est de développer un système de détection des neutrons prompts de photofission autour d'un accélérateur d'électrons. Suite à un état de l'art, le premier axe de recherche consistera à dimensionner le système de détection en s'appuyant sur des simulations Monte-Carlo. Le second axe visera à évaluer expérimentalement puis valider ses performances de mesure avec des échantillons d'uranium et de plutonium. Enfin, le troisième axe investiguera la combinaison de la signature neutronique prompte avec celles des neutrons et gamma retardés afin de réduire les incertitudes relatives à l'identification des radionucléides au sein d'un objet à inspecter.

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