De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

La méthode de Strutinski est employée couramment pour corriger l’énergie de liaison des noyaux
dans leur état fondamental. L’énergie de liaison est d’abord évaluée avec le modèle de la goutte
liquide (ou ses généralisations récentes). On y ajoute ensuite la correction de couches. Cette
même technique a évidemment été appliquée aussi à la fission. C’est même dans ce but que
Strutinski l’a originellement mise au point. Dans ce cas, la correction de couches est calculée
pour chacune des configurations nucléaires déformées qui apparaissent le long du chemin de
fission. En ajoutant cette correction en chaque point de la barrière de fission calculée avec la
goutte liquide, on trouve une nouvelle barrière de fission “corrigée” qui tient compte des effets
de couches.
La figure ci-contre représente le résultat obtenu de cette
façon par J. R. Nix pour la barrière de fission du 240 Pu
[23]. Les courbes en pointillé représentent l’énergie de
déformation du noyau calculée avec un modèle de type
goutte liquide et les courbes en trait plein celles obtenues
après avoir appliqué la correction de couches de Strutinski.
Dans le haut de la figure, l’énergie est tracée en
fonction d’un paramètre de déformation quadrupolaire
axiale noté y et le noyau est contraint à être symétrique
droite-gauche. On voit que l’énergie de déformation de
la goutte liquide se présente sous la forme d’une barrière
de fission analogue à celles prédites par Bohr et Wheeler,
mais que la correction de couches modifie profondément
cette barrière. Le minimum à déformation nulle est
déplacé à une déformation y ≃ 0.06 et un second minimum
apparaît, encadré par deux maxima qui se situent
à des énergies plus élevées que celles de la goutte liquide.
La prise en compte de la correction de couches fait donc apparaître une barrière de fission à
deux bosses. Les deux minima correspondent, l’un à l’état fondamental (déformé) du noyau,
l’autre à un état localement stable mais plus déformé et d’énergie plus élevée, donc métastable,
l’isomère de fission.
Le bas de la figure montre l’énergie de déformation en fonction d’un paramètre α 2 qui mesure
l’asymétrie droite-gauche de la forme du noyau à une déformation y correspondant au sommet
du second maximum de la barrière de fission à deux bosses. On constate que le minimum de
l’énergie de la goutte liquide est obtenu, comme on s’y attend, pour une asymétrie droite-gauche
nulle, mais que la correction de couches altère notablement ce résultat : la courbe en trait plein
possède deux minima à des asymétries droite-gauche α 2 = ±0.75. Ces minima correspondent
à des formes de noyau miroirs l’une de l’autre. Le gain en énergie par rapport à l’énergie de
déformation au point α 2 = 0 est d’environ 3.5 MeV. Il est reporté sur la figure du haut sous
la forme d’une flèche descendante. On observe que ce gain en énergie produit un abaissement
considérable de la seconde barrière de fission : sa hauteur finale est pratiquement égale à celle
de la première barrière.
Les calculs de barrière de fission effectués avec la correction de couches de Strutinski dans les
années 1970 ont montré que les actinides usuels (U, Pu, Cm, Cf) possédaient tous une barrière
de fission à deux bosses. Comme nous le verrons dans la Section 4, la hauteur relative des
deux bosses varie selon le noyau, de même que l’énergie d’excitation de l’isomère de fission.
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