Domaine, spécialité : Instrumentation
Mots-Clés :
Tomographie muonique, simulation, Geant4, déchets nucléaires
Unité d’accueil : DEDIP / DETECS
Résumé
La muographie est une technique d’imagerie permettant de scanner des objets très opaques, qui ne peuvent pas être analysés avec d’autres techniques (comme les rayons X). Au CEA Irfu, nous utilisons la muographie pour scanner différents objets comme des réacteurs nucléaires, des colis de déchets radioactifs ou même la grande pyramide de Gizeh. L’équipe développe un programme de R&D en continu pour l’instrumentation des détecteurs, le traitement du signal et l’analyse de données. En collaboration avec Framatome, le CEA souhaite étudier les performances d’un banc de tomographie muonique basée sur la technologie du CEA pour la surveillance de conteneur de stockage et de transport de combustible nucléaire.
Sujet détaillé
– Contexte
La muographie est une méthode de scan non invasive et non destructive adaptée aux structures de grande taille. Elle est actuellement appliquée dans une large variété de contextes comme la volcanologie, la géophysique ou le nucléaire.
Les muons atmosphériques pouvant traverser de très grandes distances dans la matière avant d’être absorbés ou déviés (contrairement aux rayons X par exemple), la reconstruction de leur trajectoire permet l’étude et l’imagerie des objets traversés à l’aide de différentes techniques (absorption, transmission ou déviation).
A l’Irfu, le groupe muographie réalise des mesures à l’aide d’instruments basés sur les détecteurs Micromegas (MICRO MEsh GASeous Structure), inventés à l’Irfu. Ces détecteurs ont été développé à l’origine pour des expériences de physique nucléaire et de physique des particules. A l’aide de cette technologie, le groupe a pu montrer l’intérêt de la muographie depuis 2015 entre autres sur un château d’eau à Saclay, la pyramide de Khéops et plus récemment sur des réacteurs nucléaires en démantèlement à Marcoule. Ces résultats ont éveillé l’intérêt de l’industrie et de la recherche en France et en Europe pour des applications similaires et plus variées.
– Objectif
Le·la stagiaire devra faire une bibliographie des modèles de conteneurs existants et ceux envisagés par Framatome. Après avoir choisi un modèle représentatif, des simulations Geant4 permettront d’estimer les performances (résolution de l’image, temps d’acquisition, etc.) d’un banc de tomographie muonique pour la surveillance du modèle de conteneur.
Pendant ce stage, le·la stagiaire aura à :
• se documenter et interagir avec notre partenaire Framatome
• apprendre comment fonctionne un télescope à muons (principe, données, …)
• apprendre à concevoir un modèle géométrique au format GDML
• simuler un spectre de muons dans Geant4
• propager les muons dans le modèle géométrique
• tester et caractériser la méthode choisie dans différentes configurations entre le conteneur et les détecteurs de muons
• faire des coupures en énergie pour améliorer la reconstruction et l’image
Lieu du stage
Saclay
Conditions de stage
- Durée du stage : 3 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+4/5
- Formation : Master 2
- Poursuite possible en thèse : Non
- Date limite de candidature : 1 mars 2026
Compétences requises
Langue : Anglais
Méthodes, techniques :
Nous attendons du·de la candidat·e d’avoir un bon niveau en programmation comme par exemple Python pour l’analyse de données (numpy, matplotlib, …), et curieux.se. Nous attendons aussi des connaissances fondamentales en physique. Une expérience en C/C++ et/ou en ROOT serait également appréciée. Sinon, elle devra être acquises durant le stage.
Langages informatiques et logiciels :
Python, Geant4, C/C++, ROOT
Liens utiles
Site web du laboratoire : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=4432
Responsable du stage
David ATTIÉ
Tél. : 0683333693
Email :
Responsable DEDIP / DETECS
Fabien JEANNEAU
Tél. :