De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

Un faisceau de noyaux légers est décrit à ce stade comme un ensemble de nucléons
indépendants, éventuellement corrélés dans l’espace. Cette description a été proposée par R.
Serber en 1947 dans un papier fondateur des modèles de spallation (Ref 2).
p (1 GeV)
n
Δ
π
Intranuclear cascade
Hot Nucleus
Fission Products
n
n
Internuclear cascade
n
Fig 3 : Représentation
schématique d’un processus
de spallation au niveau
élémentaire (dans le cadre) et
avec transport des particules
(ou cascade internucléaire) à
l’extérieur du cadre.
γ
p
On perçoit déjà les
Fission OR Evaporation
forces et les faiblesses
γ
d’une telle description.
L’approche semiclassique
autorise une
gestion facile de la géométrie et une approche en Monte-Carlo permettant la génération d’un
grand nombre de réactions qui parcourent les différents domaines de variation des variables
du problème (paramètre d’impacte, point d’interaction dans le noyau, angle de diffusion NN,
choix des voies de désexcitation etc.). Le modèle est un générateur d’événements physiques
spécifiant toutes les particules et noyaux produits. Il donne statistiquement toutes les
corrélations et toutes les voies finales spécifiques imaginables. Il donne à ce stade toutes les
sections efficaces élémentaires n fois différentielles si on le souhaite.
Mais la validité du traitement en collisions indépendantes se dégrade au cours du
développement de la cascade. Quel critère faut-il adopter pour passer aux modèles de
désexcitation qui supposent une thermalisation du noyau ? Les expériences montrent que des
noyaux légers d’une énergie incompatible avec une évaporation sont également émis en
nombre non négligeable. Comment décrire leur formation ?
n
p
π
α
Residue
Pour un calcul dans une cible épaisse, il suffit alors de propager les particules produites (p, n,
π, d, α etc.) et de recommencer le calcul de spallation en fonction des sections efficaces de
réaction, de la nature et de la densité des différents noyaux. En dessous d’une certaine énergie
E, les modèles de spallation ne sont plus justifiés et il faut faire appel à des modèles plus
appropriés ou directement aux données expérimentales de diffusion élastique et de production
de quelques particules légères. La stratégie expérimentale est possible à basse énergie car les
voies ouvertes sont peu nombreuses. Elle avait lieu traditionnellement en dessous de 20 MeV
pour les neutrons dans le code LAHET-MCNP (Los-Alamos).
Un effort récent et concerté de la communauté en particulier en Europe (projet HINDAS
2000-2005) a permis de monter cette limite à 150 MeV, une valeur plus raisonnable pour la
validité des modèles.
La stratégie consiste à mesurer les sections efficaces doublement différentielles des
différentes voies ouvertes pour des protons et des neutrons incidents et de les rassembler dans
des tables (EXFOR par exemple). Avec des modèles adaptés à ces énergies on peut alors
vérifier leur validité, raffiner éventuellement quelques paramètres, repérer les données
expérimentales s’écartant d’un comportement raisonnablement doux et régénérer par un
lissage et une interpolation basée sur la physique les données manquantes que l’on rassemble
alors dans des bases plus complètes telles ENDF, JEFF ou JENDL . C’est le processus
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