Étude des anomalies dans la production des fragments de fission par l'analyse des gamma prompts et retardés

Study of anomalies in the production of fission fragments by the analysis of prompt and delayed gamma rays

• Auteur / Autrice : Mattéo Ballu
• Direction : Thomas Materna
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Inscription en doctorat le 17/10/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de physique nucléaire - DRF/IRFU
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Spectroscopie gamma

Fission nucléaire

Machine learning

Nuclear fission

Gamma-ray spectroscopy

Machine learning

Résumé

L'analyse des gamma prompts et retardés émis par les fragments de fission est devenue un outil indispensable pour étudier le processus de fission nucléaire et la décroissance bêta. D'autre part, la mesure des rayons gamma prompts et retardés de fission fournit des données nucléaires utiles à la simulation des réacteurs telles que les rendements indépendants et cumulés de fission. L'objectif de la thèse est d'apporter des vérifications expérimentales à la modélisation des gamma retardés de fission en testant différentes hypothèses dans la modélisation du processus de décroissance bêta et de la désexcitation des fragments de fission. Ces hypothèses font notamment intervenir un nouveau modèle de la fonction force bêta et l'importance de l'effet pandémonium. Les résultats obtenus permettraient d'apporter un éclairage à l'anomalie des antineutrinos de réacteur. Seront exploitées à cette fin les données sur la fission thermique de l'U-235 déjà mesurées par le spectromètre gamma FIPPS installé auprès du réacteur de recherche de Grenoble. Le travail de thèse consistera dans un premier temps dans l'amélioration de la détermination de l'efficacité absolue du spectromètre FIPPS et la mise au point d'un outil d'analyse automatique des spectres gamma en 2 et 3 dimensions en s'appuyant sur des techniques de machine learning. Ensuite, le travail consistera à appliquer cette analyse aux gamma retardés des fragments de fission pour lesquels l'effet pandémonium pourrait être important et à ajuster les paramètres des modèles utilisés.

The analysis of prompt and delayed gamma rays emitted by fission fragments has become an indispensable tool for studying the nuclear fission process and beta decay. In addition, the measurement of prompt and delayed fission gamma rays provides nuclear data useful for reactor simulation, such as independent and cumulative fission yields. The aim of this thesis is to provide experimental verification of fission-delayed gamma-ray modelling by testing different hypotheses on the modelling of the beta decay process and fission fragment deexcitation. These hypotheses include a new model of the beta strength function and the importance of the pandemonium effect. The results obtained could shed light on the reactor antineutrino anomaly. To this end, data on the thermal fission of U-235 already measured by the FIPPS gamma spectrometer installed at the Grenoble research reactor will be exploited. The thesis work will initially involve improving the determination of the absolute efficiency of the FIPPS spectrometer and developing a tool for the automatic analysis of gamma-ray spectra in 2 and 3 dimensions, based on machine learning techniques. The next step will be to apply this analysis to the delayed gamma rays of fission fragments, for which the pandemonium effect could be significant, and to adjust the parameters of the models used.