Distributions en énergie des neutrons simulées par Monte Carlo et "vues" par les détecteurs. Les différentes distributions correspondent à différentes positions le long de l'axe central de la cible.
Les neutrons générés dans la cible par les réactions de spallation sont enregistrés grâce à des détecteurs appelés chambres à fission. Ces détecteurs miniatures (quelques millimètres de diamètre) offrent la possibilité de mesurer des flux aussi intenses que quelques 1014 n/cm2/s. Placés à différentes altitudes dans l'axe central de la cible, ils permettent une caractérisation du flux à l'intérieur de celle-ci et d'étudier ainsi les différences spectrales selon le parcours du neutron: plus son parcours sera grand et plus son énergie sera diminuée à cause des chocs successifs avec la matière environnante. A ces détecteurs internes, des compteurs 3He ont également été placés en haut de la tête de cible afin de mesurer les neutrons émis plusieurs secondes après l'arrêt du faisceau (neutrons retardés).
Ces mesures sont complétées par des simulations Monte-Carlo extrêment poussées qui tiennent compte d'un grand nombre de détails géométriques.
Le détecteur neutrons est constitué de huit chambres à fissions miniatures et d'une structure mécanique. Le système d'acquisition, développé également au DAPNIA, mesure les courants générés dans ces chambres, lors de la fission induite par les neutrons, avec une précision de quelques nanoampères pour une polaritée pouvant aller jusqu'à 400 Volts. L'atout de cette acquisition est de pouvoir couvrir une très large gamme en courant: de 500nA à 100μA.
De plus il s’agissait de réaliser un détecteur de neutrons devant fonctionner pendant six mois, sans intervention possible, à des températures variant entre 230°C et 600°C et de mesurer des courants très faibles, propagés sur une distance de plusieurs dizaines de mètre, dans un environnement nucléaire extrêmement radiatif.
L’un des défis relevés par les équipes du SIS a été de mettre en œuvre des techniques comparables à la micromécanique horlogère dans un environnement nucléaire. Il leur a fallu, par exemple, intégrer un ensemble de 8 minuscules détecteurs de neutrons (micro-chambres à fission ) dans un espace réduit d’une dizaine de millimètres. L’ensemble ainsi constitué est formé de 4 étages de micro-chambres à fission, de la taille d’une cartouche de stylo à encre, associées 2 par 2.
Micro-chambres à fissions : Elles contiennent des dépôts d’isotopes d’uranium 235, ou de neptunium 237, ou d’américium 241. Deux d’entre elles sont entourées d’un blindage en gadolinium de 200 µm d’épaisseur pour absorber les neutrons thermiques. Ces chambres ont été développées, en collaboration avec le DEN/DER/SPEX, afin de tenir les hautes températures, puis elles ont été testées et étalonnées dans le réacteur à haut flux de l’Institut Laue-Langevin (ILL, Grenoble).
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Dernière mise à jour : 20-02-2024
