Etude de la production des noyaux résiduels dans la réaction de spallation Fe+p à 5 énergies (300-1500 MeV/A) et application au calcul de dommages sur une fenêtre de système hybride

Study of the residual nuclei production in the spallation reaction iron on proton at 300, 75 , 1000 and 1500 MeV/A and application to the radiation damage calculations for an ADS window

• Auteur / Autrice : Carmen Villagrasa-Cantón
• Direction : Jean-Claude Roynette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Cinématique inverse

Fenêtre ADS

Dpa

Dommage d'irradiation

Résumé

Etude de la production des noyaux résiduels dans la réaction de spallation 56Fe+p à 5 énergies (300-1500 MeV/A) et application au calcul de dommages sur une fenêtre de système hybride. Ce travail de thèse porte sur l'étude des noyaux résiduels de la réaction de spallation 56Fe+p à cinq énergies du faisceau de fer (300-1500 MeV/A). L'expérience a été réalisée eu utilisant la technique de la cinématique inverse. Le faisceau était délivré par le synchrotron SIS et l'identification complète (en charge et en masse) des noyaux résiduels a été effectuée à l'aide du spectromètre FRagment Separator (FRS) a GSI (Darmstadt). Avec un tel dispositif expérimental, la distribution de la vitesse de recul de chaque résidu peut aussi être mesurée. Les résultats obtenus ont été comparés à des données existantes, montrant un très bon accord général, ainsi que l'amélioration que suppose, pour les applications, cet ensemble complet de nouvelles données expérimentales. Ces mesures ont été ensuite confrontées aux prédictions des modèles Monte Carlo décrivant les réactions de spallation, ainsi qu'aux résultats calculés à partir des formules paramétriques. Finalement, les résultats expérimentaux ont été utilisés pour calculer deux des problèmes qui peuvent survenir dans le matériau d'une fenêtre de système hybride : les concentrations d'impuretés chimiques qui vont se former au cours de l'irradiation du faisceau de protons et les dpa (déplacements par atome) que ces noyaux vont créer dans le réseau cristallin de la fenêtre. Mots-clés : spallation, noyaux résiduels Fe, cinématique inverse, fenêtre ADS, dpa.

Study of the residual nuclei production in the spallation reaction 56Fe + p at 5 energies (300-15O0 MeV/A) and application to the radiation damage calculations for an ADS window. The aim of this Ph. D work is the study of the residual nuclei produced in the spallation reaction 56Fe + p for five different energies of the iron beam (300-1500 MeV/A). The experiment was performed using the reverse kinematic technique. The iron beam was delivered by the SIS synchrotron and a complete identification of the residual nuclei (charge and mass) was done using the magnetic spectrometer Fragment Separator (FRS) at GSI (Darmstadt). Thanks to this experimental set-up, the recoil velocity distribution of the residus could also be measured. The experimental data obtained have been compared to existing data, showing a good agreement and the improvement that this new complete set of data represents for applications. These new experimental data have also been compared to predictions of Monte Carlo codes describing the spallation reactions and to evaluations performed with parametric formulae. Finally, the new data have been used in order to calculate two of the irradiation damages that the material of an hybrid System window can suffer : concentrations of the chemical impurities formed during the irradiation and the dpa (deplacements per atom) that they are going to create in the crystal lattice of the material of the window. Key-words : spallation, residual nuclei Fe, reverse kinematic, ADS window, dpa.