Une équipe de l'IRAMIS aménage un de ses sous-sols afin de développer un programme scientifique consacré à l'étude de l'accélération d'électrons par lasers. Les électrons seront générés par impact d'un faisceau laser sur un jet d'hélium gazeux. Ce groupe a fait appel au laboratoire d'expertise nucléaire en assainissement et conception (IRFU/LENAC) afin de mener une étude concernant la protection biologique dans la perspective de limiter l'impact des rayonnements sur l'environnement proche de la salle d'expérimentation durant le fonctionnement du laser. Cette étude a duré deux mois et a permis d'identifier les problèmes de radioprotection générés par l'interaction du faisceau d'électrons produit par le laser avec les divers équipements présents dans la nouvelle salle d'expérimentation. L'étude a consisté à proposer des solutions appropriées afin de permettre au groupe d'exploiter leur laser de haute puissance avec le support du SPR, en parfaite conformité avec la réglementation en vigueur pour la radioprotection du personnel.
Cette étude s'est inscrite dans le cadre d'une nouvelle convention d'assistance réciproque entre le SPAM et le LENAC sur les projets de lasers de puissance.
Données du problème pour la radioprotection:
L'équipe PHI du DSM/IRAMIS/SPAM aménage une partie du sous-sol du bâtiment 524 afin de développer un programme scientifique consacré à l'étude de l'accélération d'électrons par lasers. Les électrons seront générés par impact du faisceau laser UHI100 sur un jet d'hélium gazeux situé dans une enceinte à vide. Ce faisceau sera ensuite transporté dans un ensemble de dispositifs de traitement et d'analyse.
Du fait des énergies mises en jeu (jusqu'à près de 300 MeV), les interactions du faisceau d'électrons avec les différents matériaux de la ligne produiront un flux de particules secondaires (photons, neutrons) qui seront autant de sources de rayonnements ionisants impactant les travailleurs et le personnel environnants. Aussi, pour faire face à cette problématique, le groupe PHI a fait appel au laboratoire d'expertise nucléaire en assainissement et conception (CEA/DSM/IRFU/LENAC) afin de mener une étude sur la nécessité et sur la faisabilité de la mise en place d'une protection biologique rapprochée dans la perspective de limiter l'impact des rayonnements sur l'environnement proche de la salle d'expérimentation durant le fonctionnement du laser.
Figure 1 Distributions spatiales (vue de côté à gauche, vue de dessus à droite) des débits de dose gammas (en haut) et neutrons (en bas) générés dans l’interaction du faisceau d’électrons produit par le laser UHI 100 avec les matériaux interceptifs (fréquence de fonctionnement du laser 0.07 Hz).
L'expertise du LENAC
Le LENAC a pu mettre en œuvre ses connaissances en terme de production de particules et de réactions nucléaires induites par des faisceaux d'électrons de haute énergie, en étudiant tout particulièrement les photons de Bremsstrahlung et les neutrons secondaires émis par les réactions photonucléaires (g,Xn), thématique par ailleurs largement étudiée à l'IRFU.
Les calculs réalisés par le LENAC (voir Figure 1) ont permis d'identifier les problèmes de radioprotection générés par l'interaction du faisceau d'électrons produit par le laser avec les divers équipements présents dans la nouvelle salle d'expérimentation. L'étude a consisté à proposer des solutions appropriées à mettre en œuvre et à formuler des recommandations afin de permettre au groupe PHI d'exploiter son laser de haute puissance avec le support du SPR, en parfaite conformité avec la réglementation en vigueur pour la radioprotection du personnel.
Cette étude s'est inscrite dans le cadre d'une nouvelle convention d'assistance réciproque entre le SPAM et le LENAC sur les projets de lasers de puissance. Elle a offert l'opportunité au LENAC de s'impliquer dans la problématique en pleine croissance de la production de faisceaux accélérés par interaction laser-plasma, qui se caractérise par l'émission simultanée de deux types de rayonnements (neutrons et gammas) qui possèdent chacun des particularités du point de vue des contraintes radiologiques qu'ils génèrent.
Contacts (LENAC) :
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