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Fission nucléaire : analyse des premières mesures sur le spectromètre gamma FIPPS installé auprès du réacteur nucléaire de recherche de Grenoble
Nuclear fission: analysis of the first data from the new FIPPS spectrometer installed at the research reactor of Grenoble

Spécialité

Physique nucléaire

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

03/04/2020

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

Materna Thomas
+33 1 69 08 40 91

Résumé/Summary
L’étude des rayons gamma émis par les fragments de fission permet de sonder les propriétés les plus fondamentales du processus de fission mais aussi de produire des données importantes pour les simulations des réacteurs nucléaires. Ce stage a pour objet l’analyse des premières mesures réalisées avec une cible fissile sur le nouveau spectromètre FIPPS installé auprès du réacteur de l’ILL.
Studying the gamma-rays emitted by fission fragments is a way to reveal the main properties of the fission process but it gives access as well to important data for nuclear reactor simulations. The purpose of this internship is to analyze the first experiments performed with a fission target on the new spectrometer FIPPS installed at the nuclear reactor of the ILL.
Sujet détaillé/Full description
Au sein de l’Irfu, notre laboratoire étudie expérimentalement la réaction de fission avec notamment des spectromètres de haute précision installés sur le réacteur à haut flux de Grenoble. Notre objectif est d’améliorer les modèles de fission et de désexcitation des fragments dans le cadre des simulations des réacteurs nucléaires mais aussi d'explorer des effets peu étudiés expérimentalement, comme l’influence de la forme des noyaux sur le processus de fission, la répartition des spins entre les deux fragments ou encore l’origine des grandes valeurs de spin des fragments de fission.

Ce stage s’inscrit dans l’étude que nous menons pour décrire les propriétés du processus de fission à l’aide des rayons gamma prompts émis par les fragments. L’étudiant(e) participera à l’analyse des dernières campagnes de mesure effectuées avec le nouveau spectromètre FIPPS installé auprès du réacteur de recherche de Grenoble (ILL). FIPPS est constitué d’un grand nombre de détecteurs de rayons gamma entourant une cible fissile placée dans un flux intense de neutrons thermiques. L’étudiant(e) sera en charge du traitement des données brutes du spectromètre, depuis la calibration du spectromètre, qu’il ou elle devra vérifier à l’aide de simulations Geant4, jusqu’à l’adaptation des codes d’analyse existants. Le premier objectif de physique sera de démontrer que l’utilisation d’une cible active dans FIPPS permet de mesurer des rendements de fission avec un bonne précision.

La priorité sera donnée à un(e) candidat(e) souhaitant poursuivre le stage avec une thèse de doctorat. De solides connaissances en physique nucléaire et un attrait marqué pour l’expérimentation et l’analyse des données sont indispensables. L’analyse des données s’effectuera avec un code développé en C++ et basé sur ROOT. Ce stage requière donc de bonnes compétences en programmation. Une connaissance du logiciel de simulation Geant4 et de l’environnement ROOT est un atout sans être une obligation.
Our lab at IRFU performs experimental studies on the nuclear fission reaction with, in particular, high-resolution spectrometers installed at the high-flux reactor of Grenoble. Goals are to improve fission models and description of the fragment de-excitation process used in simulation codes for nuclear reactor design but also to explore experimentally less-studied areas like the influence of the nuclear shapes on the fission process, the repartition of angular momentum between the two fragments or the origin of high spins in fission fragments.

The proposed internship is linked to our study on the properties of the fission process by using the gamma rays emitted by fission fragments. The student will participate to the data analysis of the first experiment campaigns performed with the new FIPPS spectrometer installed at the research reactor of Grenoble (ILL). FIPPS is made of a large array of gamma-ray detectors placed around a fissile target that is irradiated with an intense thermal neutron flux. The student will be in charge of data processing, from detector calibration and its cross-check with Geant4 simulations to the adaptation of existing software. The first physics goal is to prove that one can extract precise fission yields from the measurement performed with an active fissile target.

Priority will be given to a candidate wishing to continue the internship with a PhD. A strong background in nuclear physics and a pronounced interest for experimental work and data analysis is essential. Data analysis will be performed with in-house software developed in C++ and based on ROOT. This internship requires therefore good programming skills. Knowledge of Geant4 simulation software and the ROOT environment is an asset but not an obligation.
Mots clés/Keywords
spectroscopie gamma, fission nucléaire, physique des réacteurs
gamma-ray spectrocopy, nuclear fission, reactor physics
Compétences/Skills
- Spectroscopie gamma avec des détecteurs Germanium et analyse des spectres. - Traitement de larges quantités de données multidimensionnelles. - Programmation en C++ avec l'environnement, les librairies ROOT (CERN). - Simulation du dispositif avec Geant4.
- Gamma-ray spectroscopy with HPGe detectors and analysis of gamma-ray spectra. - Processing of large multidimensional datasets. - Programming in C++ using ROOT (CERN) libraries. - Simulation of the spectrometer with Geant4.
Logiciels
C++, ROOT, Geant4
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Hypernoyau : étude de la voie Lambda N --> K-NN
Hypernucleus : study of the Lambda N --> K-NN channel

Spécialité

Physique nucléaire

Niveau d'étude

Bac+5

Formation

Master 2

Unité d'accueil

Candidature avant le

01/05/2020

Durée

4 mois

Poursuite possible en thèse

oui

Contact

DAVID Jean-christophe
+33 1 69 08 72 77

Résumé/Summary
La réaction (Lambda N --> K-NN) joue un rôle dans la production d'hypernoyau, or quasiment aucune information n'existe sur elle. Un modèle simple basé sur des diagrammes de Feynman sera développé et utilisé pour essayer de palier ce manque.
The reaction (Lambda N --> K-NN) plays a role in the production of hypernucleus, but unfortunately almost no information exists on it. A simple model based on Feynman diagrams will be developed and used to try to overcome this gap.
Sujet détaillé/Full description
La simulation de production d'hypernoyau nécessite le traitement de réactions hadron-nucleon en cascade dans le noyau cible. Pour certaines de ces réactions élémentaires des informations sont disponibles (sections efficaces, produits finals), ce qui permet de les prendre en compte, mais pour d'autres non. Le code INCL (Liège IntraNuclear Cascade) développé à l'Irfu/DPhN est capable de simuler la production de particules étranges et d'hypernoyaux. Les comparaison aux données sont très intéressantes. Néanmoins la production de K- souffre du manque d'une voie non implantée. Cette voie est la réaction Lambda N --> K-NN. Elle n'a pas été mise dans cette première version d'INCL avec étrangeté par manque d'information. Nous proposons dans ce stage d'essayer d'estimer la section efficace de cette réaction, et éventuellement les caractéristiques des produits finals, par un modèle simple basé sur des diagrammes de Feynman. Le résultat de ce travail sera implanté dans INCL et soumis à des tests sur la production de K-. Le but étant d'améliorer les simulations de production d'hypernoyau.
Simulation of hypernucleus production requires the treatment of hadron-nucleon cascade reactions in the target nucleus. For some of these elementary reactions information is available (cross sections, final products), which allows them to be taken into account, but for others not. The INCL code (Liège IntraNuclear Cascade) developed at Irfu/DPhN is capable to simulate the production of strange particles and hypernuclei. The comparison with the data is very interesting. Nevertheless, the production of K- suffers from the lack of a non-implemented channel: Lambda N --> K-NN. It was not included in the first version of INCL with strangeness due to a lack of information. Within this internship we propose to try to estimate the cross section of this reaction, and possibly the characteristics of the final products, by a simple model based on Feynman diagrams. The result of this work will be implemented in INCL and tested on the production of K-. The goal is to improve hypernucleus production simulations.
Logiciels
C++

 

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