par spectrométrie gamma. Maîtrise et réduction des incertitudes associées

Son expertise en mesures nucléaires et ses conseils pour l'orientation de la thèse ont été très fructueux. Dans le cadre de l'amélioration et de la qualification des formes de calcul des neutrons, cette thèse consiste à la conception, l'optimisation et le développement de techniques de mesure par γ-spectrométrie de paramètres intégraux, dans les réacteurs EOLE et MINERVE.

GLOSSAIRE

Intégrale de résonance Io (intégrale de la section efficace de 0,5 à 105 eV) IRMM Institut des matériaux et mesures de référence. Yig Rendement de fission cumulé du produit de fission X, provenant de la fission de l'isotope i, pour les neutrons appartenant au groupe énergétique g.

INTRODUCTION GENERALE

CONTEXTE GENERAL

Il s'agit des modèles critiques EOLE, MINERVE et MASURCA, implantés sur le site de Cadarache et exploités par le Service de Physique Expérimentale (SPEx) de la Direction des Etudes des Réacteurs (DER). De plus, l’obtention des grandeurs physiques d’intérêt n’est jamais directe, des facteurs de correction doivent être appliqués aux résultats bruts de mesure.

ENJEUX DE LA THESE

A ce jour, le CEA exploite trois réacteurs expérimentaux en France pour répondre à ces besoins. Cependant, compte tenu des conditions difficiles dans lesquelles cette technique de mesure est utilisée, des phénomènes limites sont susceptibles d'introduire des erreurs systématiques qu'il convient d'estimer et de quantifier.

PLAN DU MEMOIRE

INTRODUCTION

CONTEXTE DE L’ ETUDE

1 INTRODUCTION

2 LA NOTION D’ INCERTITUDE

Concepts fondamentaux

Le processus de mesure aboutit à observer un échantillon fini de réalisations (x1, .., xn) de la variable aléatoire X, à modéliser la valeur de mesure, puis à appliquer un raisonnement basé sur une approche inférentielle statistique2 dont le but est de décrire les quantités permettant de localiser les données. . L'erreur de mesure est définie comme le résultat d'une mesure moins la valeur réelle de la mesure.

Estimation des incertitudes

En notant u2(xi) la variance de xi et u(xi, xj) la covariance entre xi et xj, on écrit la loi de la combinaison des variances évaluées au 1er ordre. Souvent, la covariance entre deux variables aléatoires xi et xj peut être évaluée en notant qu’elles dépendent de p paramètres communs ak.

Combinaison de plusieurs résultats de mesure

Pour ce faire, nous utilisons des poids égaux à l’inverse de la composante non corrélée de la variance associée à chaque résultat. Il existe deux méthodes d'estimation de la variance (implicitement non corrélée) associée à cet estimateur de la moyenne.

3 BESOINS EN QUALIFICATION DES FORMULAIRES DE CALCUL

Codes et schémas de calculs

Données nucléaires de base

Pour valider les évaluations réalisées avec ces deux méthodes, nous utilisons des mesures dites « intégrales » qui permettent de qualifier le diamètre moyen pour un spectre neutronique donné. La précision obtenue dans la détermination de ces erreurs dépend directement de l'incertitude de la mesure.

4 LES MAQUETTES CRITIQUES

L’ intérêt des maquettes critiques

La mise en œuvre d'expériences impliquant des compositions et des géométries suffisamment simples et connues pour les représenter avec un minimum d'erreurs de calcul permet alors d'interpréter les différences calcul/expérience en termes d'erreurs dans les données de base des armes nucléaires utilisées. Ces conceptions critiques sont des réacteurs de très faible puissance (quelques kW au maximum), qui présentent l'avantage d'être sûrs, opérationnellement flexibles, facilement adaptables à une large diversité de spectre, et permettant une mise en œuvre aisée de différentes mesures. les techniques.

Présentation des réacteurs EOLE et MINERVE

La recherche de l'état critique du réacteur s'effectue en faisant monter le modérateur (c'est-à-dire l'eau légère) dans la cuve du réacteur puis, une fois qu'elle circule dans le circuit de thermorégulation à la température souhaitée, en faisant monter progressivement les barres de pression. Le modérateur est de l'eau déminéralisée, purifiée sur filtres et résines échangeuses d'ions.

5 TECHNIQUES DE MESURE ASSOCIEES

Mesures par chambre à fission

Mesures par oscillation

Mesures par spectrométrie γ

Les expériences de spectrométrie gamma permettent de déterminer des grandeurs physiques telles que le taux de conversion de l'uranium 238, les indices de capture (rapports des sections efficaces intégrales de capture et de fission) et les profils de vitesse de réaction axiale et radiale. L'étude du flux total d'émission γ du crayon combustible ou la mesure de radionucléides particuliers permettent de déterminer les répartitions axiales et radiales des taux de fission ou de déterminer le taux de conversion de l'uranium 238.

6 CONCLUSION

Ils permettent d'obtenir des informations sur le spectre des neutrons, au même titre que les mesures en chambre à fission. Figure 7 : réalisation d'une mesure par spectrométrie γ sur un crayon combustible après irradiation à 40 W pendant 15 minutes dans le réacteur EOLE.

GENERALITES SUR LA SPECTROMETIE γ

2 GENERALITES SUR LA RADIOACTIVITE

• Désintégration radioactive
• Transformations associées
• L’ interaction des rayonnements avec la matière
• Détecteurs
• Chaîne de mesure associée

Cette transformation s'accompagne de l'émission depuis le noyau d'un électron β− (ou négaton) chargé négativement et d'un antineutrino. Cette transformation s'accompagne de l'émission depuis le noyau d'un électron de charge positive β+ (ou positon) et d'un neutrino.

4 TRAITEMENT DES DONNEES BRUTES DE MESURE

Identification des radionucléides

Cette calibration est réalisée à l'aide d'étalons dont les principales raies d'émission γ sont connues avec une excellente précision (énergie calibrée à environ 10-4). Le logiciel d'analyse est alors capable d'effectuer une correspondance entre l'énergie des pics spectraux et les radionucléides potentiellement présents à partir d'une bibliothèque qui fait référence à toutes les lignes X et γ connues.

Mesure d’ activité

Il existe principalement deux méthodes pour déterminer la surface nette d'un pic à l'aide des logiciels d'analyse les plus courants. Un facteur de correction est ensuite appliqué pour tenir compte de différents phénomènes (exemples : géométrie de l'échantillon différente de la source d'étalonnage, phénomène d'auto-absorption γ, présence d'écrans).

5 LIMITATIONS DE LA TECHNIQUE DE MESURE

• Temps mort électronique
• Résolution en énergie
• Surfaces nettes des pics
• Coïncidences vraies
• Etalonnage en rendement

Elle correspond à une limitation technologique liée au temps de traitement de l'impulsion à travers les différentes étapes de la chaîne de mesure. Outre le phénomène de temps mort électronique, les mesures de vitesse de comptage sont confrontées à une limitation technologique de la chaîne de mesure, dite « phénomène de coïncidence réelle »14.

LES MESURES PAR SPECTROMETIE γ APPLIQUEES SUR EOLE ET MINERVE

2 PRESENTATIONDES BANCS DE MESURE UTILISES

L'un des bancs est équipé d'un commutateur automatique informatisé (Fig. 15), qui permet d'examiner jusqu'à 40 crayons de combustible dans la même journée et réduit la dose que reçoivent les expérimentateurs lors de leur manipulation [35].

3 TECHNIQUE DE SPECTROMETRIE γ ASSOCIEES

La spectrométrie γ intégrale

On procède de la même manière pour déterminer la répartition des vitesses de fission axiale correspondant à une position donnée du cœur. Après normalisation à l'activité du crayon de référence, le profil du taux de fission axial peut alors être reconstruit.

Le taux de comptage total nT(t) vu par le détecteur à un instant t donné peut donc être assimilé au produit d'un terme caractérisant le taux de fission F du disque de combustible ciblé et d'un terme ∆(t) représentant la diminution de son taux de fission total caractéristique. activité γ. Dans le passé, les radionucléides suivants étaient fréquemment utilisés pour ajuster les plaques de taux de fission obtenues par spectrométrie γ intégrale.

4 IDENTIFICATION DES BESOINS

Identification et correction des erreurs systématiques

• Temps mort électronique
• Configuration des bancs de mesure

La mesure du taux de comptage des mêmes lignes à partir de la source de référence est ensuite effectuée pour vérifier la cohérence du résultat de mesure. La configuration du banc de spectrométrie γ utilisé pour déterminer le profil de taux de fission axiale d'un crayon joue également un rôle important dans la précision du résultat de mesure.

Estimation et réduction des incertitudes

• Estimation des incertitudes
• Propagation des incertitudes
• Intercomparaison et combinaison de résultats de mesure

Ils ont permis de vérifier la reproductibilité de la mesure du taux de comptage en vérifiant si l'écart type de l'échantillon de résultats était du même ordre de grandeur que l'incertitude individuelle d'un comptage. La combinaison de différents produits de fission et l’analyse d’autres raies γ caractéristiques permettraient de réduire l’incertitude sur le résultat de mesure et d’être moins dépendant des données nucléaires de base utilisées.

5 CONCLUSION

CONCLUSION

DEVELOPPEMENT ET OPTIMISATION DE TECHNIQUES DE MESURE PAR

SPECTROMETRIE γ

La première partie a mis en avant les enjeux liés à une meilleure maîtrise des techniques de mesure. Après avoir caractérisé et maîtrisé les chaînes de mesure, le chapitre suivant est consacré au développement d'une méthodologie générale de traitement des données brutes de mesure, qui donne accès à des taux de réaction d'intérêt.

OPTIMISATION DE L’ INSTRUMENTATION PAR SPECTROMETRIE γ

2 ETUDE COMPARATIVE D’ ELECTRONIQUES DE MESURE

• Présentation des électroniques de mesure
• Fonctionnement qualitatif
• Pôle zéro
• Gain de l’ amplificateur
• Constantes de temps
• Synthèse des réglages de forme
• Performances quantitatives
• Circuit de rejet d’ empilements
• Seuil de discrimination rapide
• Précision de la correction de temps mort
• Capacité de traitement
• Conclusion de l’ étude comparative

Un réglage de 0,8 µs offre un bon compromis entre capacité de traitement et résolution. On constate également que le traitement effectué par le DSP conduit, pour une constante de mise en forme similaire21 à celle utilisée sur les systèmes analogiques, à un temps mort plus faible pour l'électronique.

3 OPTIMISATION DES REGLAGES DE LA CHAINE DSP 2060

Optimisation qualitative

• Réglages préliminaires du DSP
• Constantes de temps
• Gain
• Nombre de canaux
• Pôle zéro
• Etalonnage de l’ échelle en canaux et des paramètres de forme des pics

Compte tenu de la dépendance de l’énergie en résolution, le choix de l’échelle du canal est directement fonction de la raie γ étudiée. Les paramètres de forme d'onde sont optimisés, un calibrage complet de la chaîne de mesure est ensuite effectué.

Performances quantitatives .1 Capacité de traitement

• Optimisation de la correction de temps mort .1 Ajustement des paramètres

Le comptage des pertes par temps mort en fonction du LT TRIM est présenté ci-dessous (Fig. 34). Cette méthode d'analyse permet d'atteindre une incertitude sur la correction du temps mort d'environ 0,2 %.

Méthodes de traitement des spectres

La fiabilité du résultat de mesure en termes d'exactitude de la valeur et de représentativité de l'incertitude associée. L'optimisation de la phase d'analyse des pics est essentielle compte tenu de la complexité des spectres des produits de clivage (par exemple, pics intégrés dans un fond continu élevé, déconvolution22 de pics superposés).

Etude de sensibilité aux paramètres d’ analyse

• Influence de la largeur de RI
• Influence du modèle de soustraction du fond continu
• Influence de la largeur d’ évaluation du fond continu

L'analyse quantitative est alors rendue beaucoup plus délicate, comme le montre le tableau suivant, qui résume les aires nettes des pics ci-dessus en fonction de la largeur de RI choisie. Le module « Interactive Peak Fit » de GENIE 2000 fournit des critères statistiques qui aident à choisir la largeur d'évaluation du fond continu, en fonction de la figure résiduelle.

Comparaison des méthodes de calcul de surface nette

• Cas d’ un singulet « idéal »
• Sensibilité à la valeur de la surface nette
• Sensibilité à l’ énergie de la raie γ

Nous regardons ensuite l’impact de la valeur de la surface nette sur chaque méthode de calcul. La sous-estimation de la résolution provoque alors un biais négatif systématique dans le calcul de la surface nette.

Limitations du logiciel d’ analyse

• Soustraction de fond continu
• Déconvolution de multiplets
• Post-traitement des surfaces nettes

Pour un rapport Hf/Hp > 4, une surestimation de la surface nette est observée dans les trois cas. L’utilisation de la méthode d’ajustement avec PFV pour calculer la surface nette représente le meilleur compromis dans la plupart des cas.

5 CONCLUSION

Dans le cadre des études menées dans les réacteurs EOLE et MINERVE, les taux de capture et de fission sont les principaux paramètres obtenus par spectrométrie γ. Ils permettent de caractériser les distributions d'énergie neutronique dans une certaine configuration du noyau, le taux de conversion de l'uranium 238 ou l'empoisonnement par des isotopes antiréactifs (xénon 135, américium 241).

2 EQUATIONS GENERALES

Equations d’ évolution

• Filiation d’ ordre 1
• Filiation d’ ordre 2

Donc l'abondance du produit de fission Donc l'évolution du produit de fission

Expression du taux de fission

Enfin, en intégrant le taux de comptage n(t) sur la durée de mesure tm et en incluant le temps mort électronique et les vraies corrections aléatoires notées respectivement Cθ et Ccoinc(Eo), la relation reliant le taux de fission F à l'aire nette N(Eo ) du pic est exprimé par Cette expression peut être directement transposée pour le taux de capture en introduisant Y = 1 dans l'expression (22) et yX = 0 dans l'expression (20).

3 TAUX DE COMPTAGE A SATURATION

Activité résiduelle

Le cas échéant, l'activité résiduelle du radionucléide étudié est réajustée par rapport à la géométrie de mesure après irradiation en fonction du comptage des pics de référence, c'est-à-dire qu'une fois l'activité brute soustraite de l'activité résiduelle, il reste à calculer les différents facteurs correctifs pour accès au taux de comptage de saturation nsat(Eo).

Facteur de correction de temps mort

• Calcul de la post-correction ξ

Le temps mort indiqué par GENIE 2000 est la valeur moyenne de la fonction θ(t) lors de la mesure continue tm. En écrivant ξ la post-correction du temps mort, qui permet de prendre en compte la diminution de l'activité totale γ de l'échantillon au cours de la mesure, on écrit alors le facteur de correction optimisé du temps mort.

Facteur de correction de décroissance

Au cours de la thèse, des mesures en géométrie rapprochée (environ 100 mm) ont été réalisées sur un détecteur à efficacité relative de 65% (voir Partie V). Cette méthode de calcul de la durée d'exposition n'est valable que pour l'étude des radionucléides dont la période radioactive est longue par rapport à la puissance transitoire (T1/2 > 1 heure).

4 ETALONNAGE EN RENDEMENT DES DETECTEURS

Méthode d’ évaluation du rendement

Cette relation sera notamment utilisée dans les parties IV et V pour comparer les mesures de vitesse de réaction issues de différentes expériences d'irradiation (captage du cadmium ou taux de fission). Si le taux de comptage est corrigé par les trois facteurs Cθ, Ccoinc et Cdec, il faut alors estimer l'efficacité totale d'absorption pour la géométrie de mesure pour remonter au flux d'émission dans tout l'espace de la raie γ étudiée.

Mise en œuvre expérimentale

Un pré-calibrage en efficacité totale et en efficacité totale d'absorption est ensuite estimé à partir des comptages effectués pour les dix étalons mono-énergies comme suit. Pour les besoins des mesures qui seront évoquées dans les sections suivantes, l'ajustement de la courbe d'efficacité d'absorption totale peut être effectué par pièce, en fonction des gammes d'énergie étudiées.

5 CORRECTIONS DE TRANSFERT DE RENDEMENT

Méthode de calcul du transfert de rendement

L'ordre du modèle est choisi de telle sorte qu'il minimise la somme carrée des résidus (ou MSE pour Mean Square Error), qui caractérise la qualité de l'ajustement du modèle aux points expérimentaux.

Calcul de la distribution spatiale des taux de réaction

Par exemple, la discrétisation dans les couronnes de surface externe est loin d'être optimale pour le profil de taux de capture dans l'uranium 238 [66] (Fig. 53). De manière générale, on cherchera à ajuster le maillage du profil de vitesse de réaction pour qu'il présente un gradient constant afin d'optimiser la finesse de la discrétisation.

Calcul de transport photonique

Le tableau suivant donne quelques exemples de transferts de rendement calculés pour un échantillon de 100 mm de hauteur placé à une distance de 200 mm de la fenêtre d'entrée du détecteur. Cet effet, en compétition avec la probabilité d'absorption totale des photons dans le détecteur, permet de limiter les variations de la courbe d'efficacité d'absorption totale.

6 RENDEMENT EFFECTIF DE FISSION

Méthode d’ évaluation du rendement de fission

La mesure de la dépendance énergétique des rendements de fission étant particulièrement délicate, nous ne disposons actuellement que d’évaluations tabulaires pour 3 groupes d’énergie des neutrons. Sur la base d'un masque à N groupes d'énergie (généralement N = 4 [72]), le rendement effectif de fission a ensuite été estimé à

Calcul des probabilités de fission par isotope fissionnable

7 CONCLUSION

TRAITEMENT DES INCERTITUDES SUR LES MESURES RELATIVES DE TAUX DE REACTION

2 INCERTITUDES SUR LES RECALAGES DE TAUX DE FISSION

• Identification des paramètres de sensibilité
• Estimation des incertitudes expérimentales .1 Incertitude due aux comptages
• Incertitude due au temps mort
• Estimation des incertitudes liées aux calculs et aux données nucléaires de base .1 Incertitude due aux corrections de décroissance radioactive
• Incertitude due aux corrections de transfert de rendement
• Incertitude due aux rendements de fission
• Combinaison de plusieurs résultats de mesure
• Comptages multiples d’ une même raie γ
• Comptages de plusieurs raies γ d'un même produit de fission
• Comptages de plusieurs produits de fission

En combinant ces deux paramètres en une incertitude globale, notée u(µ), on écrit alors l'incertitude sur le rapport rη. Dans le passé [43], le rapport des rendements de fission était la principale source d'incertitude dans la mesure de l'ajustement du taux de fission.

3 INCERTITUDES SUR LES INDICES DE CAPTURE

• Identification des paramètres de sensibilité
• Estimation des incertitudes expérimentales .1 Incertitude due aux comptages
• Incertitude due au temps mort
• Incertitude due aux rendements d’ absorption totale
• Estimation des incertitudes liées aux calculs et aux données nucléaires de base .1 Incertitude due aux corrections de coïncidences vraies
• Incertitude due aux corrections de décroissance radioactive
• Incertitude due aux corrections de transfert de rendement
• Incertitude due aux probabilités d’ émission γ
• Incertitude due au rendement de fission
• Combinaison de plusieurs résultats de mesure
• Comptages multiples d’ une même raie γ
• Comptages de plusieurs raies γ issues d’ un même produit de capture ou de fission
• Comptages de plusieurs produits de fission

De plus, l’incertitude sur le rapport r est supposée être inférieure à celle des RP. Une partie importante de l'incertitude sur les données Iγ(E) provient alors de l'activité absolue de la source utilisée et de l'efficacité de l'étalonnage du détecteur utilisé.

4 CONCLUSION

La principale contribution de ce travail concerne l'optimisation des paramètres de correction des temps morts qui permettent désormais une manipulation quantitative précise à mieux que 0,5%, jusqu'à un taux de comptage de 1,5×105 s-1. Les principaux avantages de ces travaux sont le rapport des rendements d'absorption totaux et le rapport des rendements effectifs de fission dont les incertitudes ont été réduites d'un facteur 4 par rapport au passé (voir chapitre 1 des parties III et IV).

DEVELOPPEMENT ET OPTIMISATION DE MESURES DE DISTRIBUTION DE

TAUX DE FISSION

Le premier chapitre présente la mesure de la répartition radiale des taux de fission d'un réseau de crayons d'UO2 enrichi à 3% en uranium 235, au centre duquel se trouve un crayon en UMoAl, enrichi à 19,75%. Les enjeux concernent la maîtrise de la puissance thermique dégagée (études thermohydrauliques liées à la crise d'ébullition) et l'hétérogénéité axiale de l'usure du combustible.

MESURE DE RECALAGE DE TAUX DE FISSION D’ UN CRAYON COMBUSTIBLE UMoAl

2 PRESENTATION DES MESURES EFFECTUEES

Des mesures complémentaires ont été réalisées sur certains crayons afin d'étudier la possibilité d'exploiter d'autres produits de fission. 17 : Produits de fission étudiés pour mesurer les facteurs d’ajustement du taux de fission.

3 SYNTHESE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX

• Taux de comptage à saturation
• Transferts de rendement
• Rendements effectifs de fission
• Synthèse des facteurs de recalage mesurés

À partir de ces trois tableaux, nous pouvons voir que la majeure partie de l’incertitude sur le taux de comptage de saturation provient des mesures de surface nette. De chaque tableau on voit que tous les résultats obtenus entre différents produits de clivage sont compatibles à k = 2 avec la moyenne pondérée des résultats.

4 INTERPRETATION

La comparaison des facteurs d'ajustement du taux de fission mesurés par rapport aux valeurs calculées est présentée ci-dessous. Cela a permis d'utiliser les méthodes de traitement des données brutes et de propagation des incertitudes développées dans les chapitres 2 et 3 de la partie II pour mesurer le facteur d'ajustement du taux de fission.

MESURE DE PROFIL AXIAL DE TAUX DE FISSION TOTAL SUR CRAYON COMBUSTIBLE

2 ETUDE DU BANC DE MESURE PAR CALCUL MONTE-CARLO

Schéma de calcul MCNP du banc de mesure axial

Une fois les surfaces nettes corrigées des rendements, nous obtenons un histogramme d'énergie, comme indiqué ci-dessous (Fig. 63), que nous insérons dans la définition de la source de photons.

Comparaison du profil mesuré au profil réel

A noter que la technique de mesure utilisée consiste à prendre en compte tous les événements qui se produisent dans le détecteur. Pour des déplacements suffisamment faibles (zo < 300 mm), l'intégrale de la fonction Ψ(z) sur toute la longueur du combustible est pratiquement constante et l'activité vue par le détecteur est directement proportionnelle au taux de séparation de la section cible.

Optimisation de la géométrie du banc de mesure

En revanche, l'éloignement du détecteur et l'absorption d'une fraction importante des photons diffusés conduisent à une réduction d'un facteur 17 de l'énergie déposée dans le détecteur. Autrement dit, pour atteindre une incertitude comparable aux mesures réelles, il faudrait augmenter la puissance de rayonnement intégrée et/ou le temps de comptage d'un facteur équivalent.

3 COMPARAISON DE TECHNIQUES DE MESURE

Présentation des mesures effectuées

De plus, les erreurs commises sont suffisamment faibles pour que le schéma de calcul de Monte-Carlo puisse être utilisé pour établir un facteur de correction des effets de bord. Dans cette étude, un maillage plus approprié a été défini, en partant d'un profil supposé et en ajustant le pas à l'amplitude des variations (c'est-à-dire un maillage à gradient constant).

Synthèse des résultats expérimentaux .1 Traitement des mesures intégrales de type PHA

• Traitement des mesures intégrales de type MCS
• Traitement des mesures de pic particulier xénon 135
• Comparaison des techniques de mesure

Dans le cas présent, l'incertitude sur cette correction est relativement grande (environ 5 %) car la vitesse de comptage de la raie γ de l'uranium 235 est faible (inférieure à 4 s-1). Cette différence reflète la faible résolution spatiale de la technique intégrale par rapport à la technique des pics spécifiques.

4 EXTRACTION DU LAPLACIEN GEOMETRIQUE

Méthode de détermination du laplacien

Traitement des profils axiaux de taux de fission mesurés

La comparaison des chiffres de convergence semble prouver que les valeurs de Laplace déterminées selon les deux techniques de mesure sont identiques, à l'incertitude près. Les deux techniques de mesure peuvent être considérées comme indépendantes, puisque l'incertitude est dominée par le comptage, la combinaison des résultats conduit à l'estimation finale suivante.

Comparaison calcul / expérience

A partir du profil calculé, le Laplacien géométrique axial est dérivé de la figure de convergence en fonction de la plage d'accord et conduit à. Cette hypothèse pourrait être testée en mesurant le profil de vitesse de division axiale d'un crayon situé à proximité de la région d'alimentation où ces effets sont amplifiés par un facteur dix.

5 INFLUENCE DE LA CHAINE DE MESURE

Dans ce chapitre, une analyse critique de la technique de spectrométrie γ intégrale pour mesurer les profils de taux de division axiale a été réalisée. Enfin, l'application, pour la première fois, de la technique spéciale de spectrométrie de crête γ pour la mesure d'un profil du taux de division axiale, contribue à l'élargissement des possibilités des expériences, notamment pour la qualification des effets réfléchissants. aux bords du carburant.

DEVELOPPEMENT DE MESURES CONTRIBUANT A LA QUALIFICATION DE SECTIONS EFFICACES

A travers ses différents programmes, le réacteur MINERVE participe à la qualification des sections efficaces d'absorption par la technique d'oscillation des isotopes qui contribuent de manière significative au comportement neutronique d'un réacteur. Dans ce contexte, l'un des principaux enjeux de cette thèse réside dans le développement d'une technique basée sur la spectrométrie γ de pic spéciale pour la mesure des indices de capture, définis comme le rapport des sections efficaces de deux isotopes présents dans le même carburant, convolués avec le même spectre neutronique.

MESURES DE TAUX DE CAPTURE

2 ETUDE PRELIMINAIRE

Isotopes adaptés à la mesure par spectrométrie γ

Pour cela, les sections de capture macroscopiques Σc de tout le neptunium 239 disponible (produit de capture de l'uranium 238) à ENp = 277,6 keV, les taux de comptage estimés pour les différents isotopes sont dérivés de la relation.

Conceptions mécaniques

Un conteneur Zy4, de 0,2 mm d'épaisseur et doublé d'une gaine interne de 0,5 mm de cadmium, a été fabriqué pour permettre l'introduction d'un échantillon combustible et son irradiation au centre du réacteur MINERVE. Les bouchons Zy4, garnis d'une pastille de cadmium de 0,5 mm, sont maintenus ensemble avec le tube par un joint en silicone qui assure l'étanchéité de l'ensemble (Fig. 78).

Etude des phénomènes perturbateurs de fluorescence X

Cependant, un étalonnage du taux de comptage de raies à 84,7 keV en fonction de l'activité de la source excitatrice peut être réalisé à partir d'échantillons similaires à celui contenant du plutonium 242. Enfin, une troisième solution consiste à optimiser la chaîne de résolution des mesures pour permettre la déconvolution des raies. à 84,0 et 84,7 keV.

3 DESCRITPTION DES MESURES REALISEES

Une explication probable pourrait venir des contacts en étain utilisés sur les cartes électroniques du préamplificateur, qui ne sont pas soumis aux mêmes critères de pureté isotopique que les matériaux composant la partie supérieure du détecteur (cristal, support, capot). L'étude des absorbeurs de neutrons est ensuite réalisée sur des échantillons OCEAN adaptés à cette technique, à l'exception du gadolinium qui n'était pas disponible au moment de la campagne de mesures (Tab. 44).

4 SYNTHESE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX

Taux de comptage à saturation .1 Traitement des spectres