Moyens expérimentaux
Moyens expérimentaux

Coupe du réacteur de l'ILL et schéma de l'installation Mini-Inca à l'ILL. A droite une photo de la chambre à réaction installée sur l'échangeur de source du canal H9.

Moyens d'investigation

Les études sont réalisées grâces à divers outils instrumentaux et d'analyse développés pour les hauts flux de neutrons. Tout d'abord, deux canaux d'irradiation du réacteur de l'ILL sont utilisés: le canal H9 et le canal V4. Deux types de techniques expérimentales sont utilisées: la spectroscopie alpha et gamma, la mesure des taux de fissions. 

La spectroscopie alpha et gamma est réalisée grâce à une "chambre à réactions", conçue par le Dapnia, connectée à l'échangeur de source du canal H9. Cet outil permet de caractériser précisément l'échantillon d'actinide avant et après irradiation.

Les taux de fission sont mesurés à l'aide de détecteurs miniatures, appelés chambres à fissions. Ces détecteurs sont développés par le Dapnia et fabriqués par la société Photonis et la DEN/DER/SPEX. Ils instrumentent le canal V4 qui permet également d'irradier des navettes contenant des échantillons qui sont analysés après un certain temps de refroidissement par spectrométrie de masse (DEN/DER/LANIE).

Ces différentes techniques expérimentales sont complétées par des outils d'analyse extrêment performant permettant de simuler l'évolution des chaîne complexes de transmutation des actinides et de propager les erreurs.

 
Moyens expérimentaux

Chambre à fissions miniature "triple corps".

Description technique

Canaux d'irradiation:

Le canal V4 de l'ILL est un canal d'irradiation dont la partie inférieure est située à environ 10 cm du combustible. Cette proximité constitue un atout pour l'expérience puisque des flux de neutrons de valeurs proches de celles que l'on pourra trouver dans les futurs réacteurs de 4ème génération sont accessibles (1015 n/cm2/s). Ce canal est entièrement dédié et géré par l'expérience Mini-INCA. Le canal H9 est partagé avec le spectromètre de masse Lohengrin et donne accès à un flux plus faible (6 1014 n/cm2/s) mais d'avantage thermalisé (98 % de neutrons d'énergie inférieure à 1eV).

Chambre à réaction:

La chambre à réaction est constituée d'un détecteur coaxial germanium à préamplificateur "transistor reset" et d'un silicium "pips" de 100 micromètre d'épaisseur de chez Cambera. Ces deux détecteurs sont montés sur des chariots mobiles afin de moduler le taux de comptage dans les détecteurs. L'ensemble de la chambre est automatisé afin de réduire l'intervention humaine lors des transferts d'échantillons irradiés.

Chambres à fissions:

Les chambres à fission sont des mini chambres à ionisation dont le dépôt central est un élément fissionant. Elles mesurent 4 mm de diamètre pour environ 2 à 3 cm de long. Pour les études de transmutation ces détecteurs ont été développés sous la forme de trois chambres partageant le même gaz. Ces chambres sont appelées chambres "triple corps" et présentent l'avantage de mesurer un taux de fission en fonction d'une référence (fission de l'235U) ainsi que le bruit de fond, dans un encombrement réduit.

Spécificités

La grande spécificité est le très haut flux de neutrons (quelque 1015 n/cm2/s).

Avantages:

  • faibles masses des échantillons;
  • possibilité de former et d'étudier en ligne des noyaux de durée de vie courte (quelque minutes à quelques jours) et très radioactifs.

Problèmes rencontrés:

  • développement d'une instrumentation adaptée et d'outils d'analyse performants.
 

Maj : 08/07/2009 (1862)

 

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