Mesures de taux de production d'éléments gazeux et volatiles lors de réactions induites par des protons de 1 et 1,4 GeV sur des cibles épaisses de plomb et plomb-bismuth liquides

Measurements of gas and volatile element production rates from an irradiated molten lead and lead-bismuth spallation target with proton beams of 1 and 1. 4 GeV

• Auteur / Autrice : Yoro Tall
• Direction : Philippe Eudes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bismuth

Plomb

Métaux liquides

Physique nucléaire

Mots clés libres

ADS [Accelerator Driven System ou Accélérateur hybride]

Résumé

Le projet EUROTRANS (European Research Programme for the Transmutation of High Level Nuclear Waste in an Accelerator Driven System) du 6ème PCRD (Programme Cadre de Recherche et de Développement) cherche à démontrer la faisabilité de la transmutation des déchets radioactifs à haute activité dans un ADS (Accelerator Driven Sub-critical system) en définissant le design avancé d’un démonstrateur expérimental et en étudiant le concept d’une installation industrielle dédiée. Un ADS se compose de trois éléments fondamentaux : l’accélérateur de protons, le cœur sous-critique et la cible de spallation, dont l’étude d’un concept en Pb-Bi (Plomb-Bismuth) liquide engage une partie des effectifs du laboratoire SUBATECH (physique SUBAtomique et des TECHnologies associées) de Nantes. L’irradiation d’une cible de Pb-Bi liquide par un faisceau de protons énergétiques génère par réaction de spallation une grande quantité d’isotopes radiotoxiques, souvent volatiles ou gazeux, dont la production nécessite d’être quantifiée afin d’être gérée efficacement. Tel est l’objectif de ce travail de thèse qui s’appuie sur l’expérience IS419 réalisée au CERN (Centre Européen de la Recherche Nucléaire) en Suisse. Les taux de relâchement de nombreux éléments volatiles et gazeux ont été mesurés sur l’installation ISOLDE en fonction de l’énergie du faisceau de proton et de la température en utilisant des détecteurs germanium et des cages de Faraday. Les résultats obtenus sont comparés aux simulations du code Monte Carlo MCNPX afin de tester certains modèles implémentés dans le code comme les cascades intranucléaires de Cugnon et de Dresner ainsi que les options d’évaporation-fission de Bertini et de Schmidt

The integrated project EUROTRANS (European Research Programme for the Transmutation of High Level Nuclear Waste in an Accelerator Driven System) of the 6th Euratom Framework Programme aims to demonstrate the transmutation of radioactive waste in ADS (Accelerator Driven Sub-critical system). It will carry out a first advanced design of an experimental facility to demonstrate the technical feasibility of transmutation, and will produce a conceptual design of an industrial facility dedicated to transmutation. An ADS consists of three fundamental elements: the accelerator of protons, the sub-critical core and the spallation target which one molten lead-bismuth concept is studied by the SUBATECH (physique SUBAtomique et des TECHnologies associées) laboratory in Nantes. The irradiation of molten lead-bismuth target with energetic proton beam generates volatile and radioactive residues. In order to determine experimentally the production rates of gas and volatile elements following a spallation reaction in a lead-bismuth target, the experiment IS419 was performed at the ISOLDE facility at CERN (Centre Européen de la Recherche Nucléaire). This experiment constitutes the frame of the thesis whose main objective is to assess and study the production and release rates of many gas and volatile element from the irradiated lead-bismuth target with an energetic proton beam. The obtained data are compared to Monte Carlo simulation code (MCNPX) results in order to test the intranuclear cascade model of Bertini and of Cugnon, and the evaporation options of Dresner and Schmidt