Mini Inca

Thématique et contexte du projet :

Dans le cadre de la loi de 1991 sur l'obligation de proposer d'ici 2006 des solutions au retraitement des déchets à vie longue issus des centrales nucléaires, le Dapnia mène des recherches dans la direction de la transmutation des actinides mineurs.

Localisation :

Les expériences se font auprès du réacteur expérimental de l'ILL à Grenoble qui possède non seulement le flux neutronique le plus élevé d'Europe mais aussi la possibilité de choisir des spectres différents du thermique à l'epi-thermique.

Collaboration :

Le Dapnia collabore avec :
- l'ILL (Institut Laue Langevin à Grenoble);
- CEA/DEN/DER/SPEX à Cadarache pour la réalisation des dépôts et assemblage des chambres a fission;
- CEA/DEN/DPC/SECR/LANIE pour les analyse par spectrométrie de masse ;
- EHSS Division LBNL (USA) pour les cibles;
- GEEL - IRMM pour les cibles ;
- LANL (USA) pour la production d'isomères
- CEA/DIF/DPTA/SPN pour les mesures sur le ^177mLu

Approche scientifique

Moyens d'investigation :

Sur le canal H9 à l'ILL, nous avons conçu une "chambre à réactions" qui permet, grâce à un détecteur γ et à un détecteur α de faire une analyse quasiment en ligne d'échantillons d'actinides mineurs après irradiation.
Sur le canal V4 à l'ILL, nous disposons d'un fourreau nous permettant d'irradier soit des navettes contenant des échantillons (analysés "off line") soit des chambres à fissions dont le courant d'ionisation est mesuré en ligne.

Spécificités :

Très haut flux de neutrons (quelques 10¹⁵) et spectre épithermique (15%) à très thermisé (100%).
Chambres à fission simple, double ou triple (étalonnage par rapport à un isotope connu et retrait du bruit de fond grâce à une chambre sans dépôt).
Mesure en ligne du potentiel de transmutation des actinides

Contribution du Dapnia

Responsabilités scientifiques et techniques :

Responsabilité scientifique au SPhN et responsabilité technique au SIS.

Engagement du Dapnia de 2001 à 2003 (h.an) :

2 agents CEA
1 post-doc
2 thesards

Etats et perspectives

Dates importantes :

2001: réalisation de la chambre Mini Inca auprès du canal H9.
Été 2001: Instrumentation du canal V4.
Septembre 2002 Soutenance de thèse de O. Deruelle sur les mesures de sections efficace de capture neutronique.
Début 2003: renouvellement du contrat de collaboration Mini Inca (DSM/ILL) pour une durée de 3 ans.
Mars 2003: soutenance de thèse de M. Fadil sur les premières chambres à fission.
Octobre 2004: début de CFR sur les mesures de transmutation des actinides mineurs.
Début 2006: renouvellement probable du contrat de collaboration Mini Inca DSM/ILL.

Etat au 31 décembre 2003 :

La chambre Mini Inca est pleinement opérationnelle et est utilisée pour la mesure des sections efficaces de capture des actinides et des isomères
Parallèlement, Nous avons développé en collaboration avec la DEN Cad le principe des chambres multi corps (association de chambres simples partageant le même gaz) ce qui permet un étalonnage en ligne par rapport à un isotope connu (²³⁹Pu) et de s'affranchir du bruit de fond (chambre sans dépôt)
Nous avons étudie le fonctionnement des chambres a fission dans les très hauts flux de neutrons (>1¹⁴ n/s/cm²)

Perspectives :

Continuer le développement des chambres multicorps afin de mieux maîtriser leur fonctionnement

Bilan scientifique et technique :

Fin 2001 : Mesure de la section efficace de capture de l'²⁴³Am et du ²⁴²Pu.
Fin 2001 : Premières mesures de flux dans le canal V4 avec des chambres a fission
Février 2002 : mesure de la section efficace de capture du ²³⁷Np
avril 2002 : irradiation du Lu, Sm, Er, et Eu dans V4
Été 2002 : premières irradiations de chambres "double corps" prototypes: ²³⁹Pu, ²⁴¹Am et ²³⁷Np, pour la mesure en ligne des potentiels d'incinération des actinides mineurs.
Avril 2003 : mesure de la section efficace de capture du ²⁰⁹Bi sur PF1
Juin 2003 : mesure de la section efficace de capture du ²³²Th et ²³³Pa dans V4
Été 2003 : mesure préliminaire de la section efficace super élastique du ^177mLu dans H9
Fin 2003 : Test des chambres à fission prototype pour l'expérience Megapie. Mesures de flux dans V4

Faits marquants :

En 2001 "Incineration of ²⁴¹Am induced by thermal neutrons" Nuclear Physics A 693. Détermination de la section efficace de capture neutronique de ²⁴²Am (Groud State), jouant un rôle essentiel dans l'incinération de ²⁴¹Am.

En avril 2003: "première mesure absolue d'un flux intense de neutrons avec des chambres a fission". Pour la première fois des chambres a fission de ²³⁵U ont permis de mesurer un flux de neutrons de 1.6¹⁵ n/s/cm².

2003: "Moins de Polonium que prévu" , après une mesure effectuée sur PF1 a l'ILL du rapport de branchement de capture du ²⁰⁹Bi.