Section efficace de fission du 242Pu : progrès théoriques et expérimentaux

242pu fission cross section : theoretical and experimental improvements

• Auteur / Autrice : Carole Chatel
• Direction : Olivier Bouland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energie, Rayonnement, Plasma
• Date : Soutenance le 04/11/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Etudes de PHysique (CEA Cadarache) - Centre d'études nucléaires Bordeaux Gradignan
• Jury : Président / Présidente : José Busto
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Dessagne, Muriel Fallot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frank Gunsing, Vincent Méot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neutrons -- Diffusion

Modélisation électromagnétique

Fission nucléaire

Physique nucléaire

Mots clés libres

Physique nucléaire

Section efficace neutronique

Fission

Mesure

Modélisation

Simulation de densité de niveaux par combinatoire

Nuclear physics

Neutron cross section

Fission

Measurements

Modeling

Level density simulation by combinatory method

Résumé

Ce travail de thèse pour but d’étudier la section efficace de fission neutronique du 242Pu. Il s'appuie sur les deux branches complémentaires de la physique nucléaire : l’expérimentation et le calcul. Cette thèse se déroule dans le cadre d'une collaboration entre le CEA (LEPh) de Cadarache et le CENBG (groupe ACEN) de Bordeaux-Gradignan.Notre partie théorique vise à analyser et modéliser la section efficace de fission sur différentes plages énergétiques. Ainsi, dans le RRR, les états excités dans le puits isomérique, appelés états de classe II, sont décrits explicitement. Dans l'URR, les états de classe II correspondants ont été identifiés et une évaluation plus fine de la section efficace de fission dans ce domaine d’énergie est proposée. Notre travail se termine par l’étude approfondie du continuum. L'objectif final consistait à expliquer l'origine de la structure située au-dessus du seuil de fission à environ 1,1 MeV d'énergie neutron. La partie expérimentale de ce travail avait pour but de développer un nouveau détecteur afin de réaliser une mesure de section efficace de fission précise, appelé le Détecteur Gazeux à Protons de Recul. Ce détecteur a la particularité d'être une Chambre à Projection Temporelle (TPC) miniaturisée. Notre première tâche était de déterminer les meilleures conditions de fonctionnement du détecteur. Une fois cela réalisé, nous avons étudié son efficacité intrinsèque : une mesure précise nécessite un détecteur avec une efficacité intrinsèque de 100%. Le travail a été initialement réalisé avec une source 3α puis les résultats finaux ont été validés avec un faisceau de protons directs (accélérateur AIFIRA du CENBG).

Present PhD is willing to study the neutron fission cross section of the 242Pu that is classified as fertile isotope. This work relies on two complementary branches of nuclear physics, meaning the experimental and the theoretical aspect. This PhD takes place within a collaboration between the CEA (LEPh) of Cadarache and the CENBG (ACEN group) of Bordeaux-Gradignan.The theoretical part of this work aims to analyze and model the fission cross section over the various energy domains. Hence, in the RRR, the excited states in the fission isomer well, namely the class-II states, are here described explicitly. In the URR, the class-II states have once more been identified and a more accurate data file is proposed. Present work ends by a careful study of the neutron continuum above the URR. Our goal was to explain the unknown origin of a sizeable structure lying right after the fission threshold at around 1.1 MeV of neutron energy.The experimental part of this work was driven around the development of a new detector that would allow accurate fission cross section measurement; so called the Gaseous Proton Recoil Telescope. This detector carries the particularity to be a miniaturized Time Projection Chamber (TPC). The first task of my work was to determine the best operating range for this brand new detector. Once this was achieved, we paid attention to the device intrinsic efficiency since a precise measurement requires a detector with a 100% of intrinsic efficiency. The work was initially carried out with a 3α source and then the final results are validated with a direct proton beam (at the AIFIRA accelerator of CENBG).