De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

10 -6 1 10 10 2
Neutrons /proton /MeV /cm2
10 -7
10 -8
10 -9
10 -10
10 -11
10 -12
10 -13
10 -14
10 -15
10 -16
10 -17
10 -18
10 -19
10 -20
10 -21
10 -22
10 o (x1)
70 o (x0.001)
100 o (x1E-05)
130 o (x1E-07)
Fe(p,xn) à 1.6GeV
(Φ10cm, L105cm, pos=30cm)
25 o (x0.1)
55 o (x0.01)
85 o (x0.0001)
115 o (x1E-06)
145 o (x1E-08)
160 o (x1E-09)
10 o
25 o
55 o
70 o
85 o
100 o
115 o
130 o
145 o
160 o
DeMoN
Dense
Neutrons /proton /MeV /cm2
10 -7
10 -8
10 -9
10 -10
10 -11
10 -12
10 -13
10 -14
10 -15
10 -16
10 -17
10 -18
10 -19
10 -20
10 -21
10 -22
10 o (x1)
70 o (x0.001)
100 o (x1E-05)
130 o (x1E-07)
W(p,xn) à 1.6GeV
(Φ15cm, L59cm, pos=30cm)
25 o (x0.1)
55 o (x0.01)
85 o (x0.0001)
115 o (x1E-06)
145 o (x1E-08)
160 o (x1E-09)
10 o
25 o
55 o
70 o
85 o
100 o
115 o
130 o
145 o
160 o
DeMoN
Dense
Neutrons /proton /MeV /cm2
10 -7
10 -8
10 -9
10 -10
10 -11
10 -12
10 -13
10 -14
10 -15
10 -16
10 -17
10 -18
10 -19
10 -20
10 -21
10 -22
10 o (x1)
70 o (x0.001)
100 o (x1E-05)
130 o (x1E-07)
Pb(p,xn) à 1.2GeV
(Φ20cm, L65cm, pos=50cm)
25 o (x0.1)
55 o (x0.01)
115 o (x1E-06)
145 o (x1E-08)
160 o (x1E-09)
10 o
25 o
55 o
70 o
100 o
115 o
130 o
145 o
160 o
DeMoN
Dense
10 -6 1 10 10 2
10 -6 1 10 10 2
Energie des neutrons (MeV)
Energie des neutrons (MeV)
Energie des neutrons (MeV)
Fig 22 : Mesure réalisée au LNS (Ref 6) des neutrons produits par des cibles épaisses de différentes géométries
et calcul de ces spectres (INCL4+ABLA et transport de LAHET+MCNP).
La technique expérimentale utilisée à GSI mérite d’être un peu détaillée. Le synchrotron
délivre des faisceaux d’ions lourds (Pb de 1 GeV par nucléon par exemple). Sur une cible
d’hydrogène liquide ceci est équivalent dans le centre de masse à des protons de 1 GeV sur
cible fixe de plomb. Par-contre, toutes les particules de désexcitation (et en particulier les
noyaux résiduels qui restent habituellement dans la cible) se trouvent groupés dans l’espace
autour de la grande vitesse du faisceau. On les collecte (intégralement pour la partie
évaporation et partiellement pour la partie fission) dans un spectromètre magnétique (le FRS
fig 23) qui permet de mesurer leur P/Q. En ajoutant une grande base de temps de vol (36
mètres entre l’image intermédiaire et l’image finale) et des chambres à ionisation, on peut
identifier sans ambigüité leur charge, leur masse en leur énergie. La grande résolution du
spectromètre permet de transformer les vitesses des résidus dans le système du faisceau au
repos et de distinguer les noyaux produits par évaporation (de très petite vitesse dans ce
système) des produits de fission (groupés autour d’une vitesse de 1.5 cm/ns à cause de la
répulsion coulombienne). Voir la figure 24.
Fig 23 : Dispositif FRS utilisé à
GSI pour les mesures de résidus en
cinématique inverse.
A part les noyaux produits exactement à la même valeur P/Q que le faisceau, la totalité des
noyaux résiduels est accessible à la mesure au dessus d’une section efficace minimale (Fig
25). Les noyaux étant détectés ~250 ns après leur formation, seules les décroissances
radioactives de durée de vie compatibles avec ces temps peuvent les affecter.
La bonne mesure de la vitesse donne aussi accès aux énergies de recul des noyaux résiduels
dans les cibles génératrices de DPA (dommages aux matériaux). Enfin un calcul d’évolution
(décroissances) permet de connaitre expérimentalement l’accumulation d’espèces chimiques
dans les cibles irradiées.
199