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Les réactions (n,xn)

Dernière mise à jour : mercredi 1er juin 2016, par Antoine BACQUIAS , Gregoire Henning

Français

Parmi les réactions induites par neutrons, les réactions de type (n,xn) sont importantes pour caractériser les réacteurs nucléaires de prochaine génération reposant sur des neutrons rapides. En effet, elles modifient le nombre et l’énergie des neutrons, et créent de nouveaux isotopes.

Elles ont également un intérêt fondamental : la confrontation des observables aux calculs théoriques permet de contraindre la description des processus en jeu et d’affiner les modèles sous-jacents.

De telles mesures jouent aussi un rôle dans le cadre du démantèlement des réacteurs actuels. En effet, sur ce dernier point, des études d’EDF ont montré que le taux de noyaux 232U (créés par différentes réactions dont (n,2n), (n,3n)...) présents dans le combustible était très sous-estimé par les codes de simulation. Ceci pose un problème de sûreté lors de la manipulation du combustible usé et du démantèlement des réacteurs puisque l’232U, dans sa chaine de décroissance, aboutit à l’émission d’un gamma de 2,6 MeV.

Pour le cycle du thorium, et pour les mêmes raisons que celles citées précédemment, la connaissance de la réaction 233U(n,2n)232U (pour laquelle il n’existe aucune donnée expérimentale) est nécessaire.

D’un point de vue expérimental, trois méthodes sont employées pour mesurer les sections efficaces (n,xn) :

  • la détection directe des neutrons,
  • l’activation, possible seulement si le noyaux fils est instable avec une durée de vie en adéquation avec les possibilités expérimentales,
  • et la spectroscopie γ prompte, où l’on mesure le canal exclusif des réactions (n,xn γ).

Depuis 2005, le groupe DNR a mis au point un système adapté à cette dernière méthode [1] [2], permettant de travailler avec des faisceaux blancs de neutrons.

English

Among the reactions induced by neutrons, the (n, xn) reactions are important to characterizethe next generation of nuclear reactors using on fast neutrons. Indeed, they alter the number and energy of the neutrons, and create new isotopes.

They also have a fundamental interest : the confrontation observable with the theoretical calculations used to constrain the description of the processes involved and to refine the underlying models.

Such measures also play a role in the dismantling of existing reactors. Indeed, on this last point, studies by EDF have shown that the rate of 232U nuclei (created by different reactions which (n,2n), (n,3n) ...) present in the fuel was very sub estimated by the simulation code. This poses a safety problem when handling spent fuel and decommissioning of reactors since the 232U in its decay chain, results in the emission of a gamma of 2.6 MeV.

For the thorium cycle, and for the same reasons as those mentioned above, the reaction of knowledge 233U(n,2n)232U (for which there is no experimental data) is required.

From an experimental point of view, three methods are used to measure cross sections (n, xn) :
- * Direct detection of neutrons,
- * Activation, possible only if the son is unstable nuclei with a life in keeping with the experimental possibilities,
- * And prompt γ spectroscopy, where we measure the exclusive channel (n, xn γ).

Since 2005, the DNR group has developeda system adapted to the latter method [1] [2], which can perform measurements with white neutron beams.


[1M. Kerveno et al., Measurement of (n,xn γ) reactions of interest for new nuclear reactors, NEMEA-6 workshop proceedings (2010).

[2J.-C. Thiry et al., Measurement of (n,xn γ) reactions at high precision, NEMEA-6 workshop proceedings (2010).