Interrogation active de d échets nucléaires

1. Interrogation active de déchets nucléaires Marie-Laure Giacri-Mauborgne

2. Plan • Mon cursus • Intérêt de l’interrogation active • Utilisation des neutrons retardés pour l’interrogation active • Proposition d’expérience • Conclusion

3. Mon cursus • 1999-2002 : ISMRa-ENSICaen • Diplôme d’ingénieur en instrumentation option rayonnement ionisant • 2001-2002 : Université de Caen Basse-Normandie • DEA matière et rayonnement option physique nucléaire • 2002-2005 : Université de Caen Basse-Normandie • Thèse : Création d’une bibliothèque d’activation photonucléaire et mesure spectres d’ émission de neutrons retardés • 2006 : Étude et production Schlumberger • Post-doc : Mesure de la section efficace macroscopique d’absorption de neutrons par des formations rocheuses pour la détection de pétrole (projet confidentiel)

4. L’interrogation active • Interrogation passive : mesure des rayonnements émis par un colis de déchets. • Rayonnement gamma et neutrons • Interrogation active : mesure des rayonnements émis par un colis de déchets suite à une irradiation • Permet de détecter des noyaux invisible par interrogation passive en particulier les actinides

5. Principe de l’interrogation active A l’aide du spectre d’émission des neutrons retardés il est possible d’identifier les actinides contenus dans le colis Problème : ces spectres sont mal connu en photofission

6. Détermination des spectres d’émission de neutrons retardés • Deux possibilités • Par la mesure • Avantages : incertitude uniquement liée à la mesure • Inconvénients : coût, difficulté d’obtention de certains matériaux • Par calcul • Avantages : coût, accès à tous les noyaux • Inconvénients : besoin de nombreuses données (taux de production des précurseurs, temps de vie, taux d’embranchement, …) • Nécessaire de valider le calcul par l’expérience

7. Calcul de spectres d’émission de neutrons retardés • Yprec : taux de production cumulatif des precurseur. Calcul avec ABLA, HMS-ALICE … • Pdn : taux d’embranchement • Traditionnellement regroupés en six groupes en fonction du temps de vie

8. 238U + Bremsstrahlung 25 MeV Exemple de distribution calculée par ABLA précurseurs

9. Résultats des calculs Données : Atom. Ener, 20, 268 (1965) Résultats encourageants. Besoin d’améliorer les résultats des codes de calcul et de mieux connaître les caractéristiques des précurseurs. En parallèle des calculs de distributions des produits de fission, développement d’une bibliothèque d’activation photonucléaire (calcul de sections efficaces pour ENDF-B VII).

10. Mesure de spectres d’émission de neutrons retardés • Utilisation d’un faisceau de Bremsstrahlung • Cibles U-238 Th-232 • Détecteurs He-3

11. Résultats Résultats en accord avec les mesures précédentes. Amélioration des barres d’erreur et premiers résultats au delà de 15 MeV

12. U U+Th Th Séparation de deux actinides En connaissant les deux spectres il est possible de séparer les contributions relatives de deux actinides

13. Mesure de temps de vie et de taux d’embranchement de précurseurs • But : améliorer la connaissance des précurseurs de neutrons retardés afin d’améliorer la prédiction des spectres • Utilisation du faisceau d’ions radioactifs de SPIRAL2 pour la production de précurseurs • Possibilité d’étendre l’expérience aux spectres  de tous les produits de fission

14. Conclusion • Les neutrons retardes sont très utiles pour la caractérisation de colis de déchets • Leur spectre d’émission est mal connu • Importance des mesures • Nécessite du calcul • Par une meilleure connaissance des précurseurs on améliore la prédiction des spectres • Mesure des spectres de neutrons retardes peut être étendue à la fission induite par neutrons (réacteur thorium) ou à la spallation (problème de radioprotection)

15. Mes publications • M.-L. Giacri-Mauborgne, et al. : Photonuclear Physics in Radiation Transport - III: Actinide Cross Sections and Spectra NSE 153 33-40 (2006) • M.-L. Giacri-Mauborgne : Création d'une bibliothèque d'activation photonucléaire et mesures de spectres d'émission de neutrons retardés Thèse de doctorat de l'université de Caen-Basse Normandie • D. Ridikas, M.-L. Giacri-Mauborgne et al. : Status of the Photonuclear Activation File (PAF): reaction cross sections, fission fragments and delayed neutrons accepté pour publication dans NIM A, Proc. of AccApp 2005, 29 août - 1 sept. 2005, Venise, Italie • M.-L. Giacri-Mauborgne et al. : Evaluation of photonuclear cross sections for actinides Proc. of FISSION05, 11-14 Mai, 2005, Cadarache, France • D. Ridikas, M.-L. Giacri et al. : Delayed Neutrons in Liquid Metal Spallation Targets Proc. of NEMEA-2, 20-23 Oct., 2004, Bucharest, Roumanie • M.-L. Giacri-Mauborgne, et al. : Status of the photonuclear activation data library for CINDER'90 Proc. of ND04, 27 Sept. –1 Oct., 2004, Santa Fe NM, USA • J.-C. David, M.-L. Giacri-Mauborgne et al. : Fission Fragments Distributions and Delayed Neutrons Yields Proc. of ND04, 27 Sept. –1 Oct., 2004, Santa Fe NM, USA • J.-C. David, M.-L. Giacri-Mauborgne et al. : Mass and charge distributions from photon-induced fission: Comparison with experimental data and yields from neutron-indiced fission Proc. of the XVIth Int.Workshop on Physics of Nuclear Fission 7-10 Oct., 2003 - IPPE, Obninsk, Russia • M.-L. Giacri-Mauborgne et al. : Development of the photonuclear activation data library for CINDER'90 Proc. of TRAMU, GSI-Darmstadt, 1-5 Sept., 2003 • M. B. Chadwick and M.-L. Giacri : Photonuclear Reactions for Detection of Nuclear Materials and Nonproliferation Proc. of the Intl. Conf. on Nuclear Reaction Mechanisms, Varenne, Italie, Juin 2003 • …