Mesure nucléaire : de la constitution à l’utilisation de références métrologiques

by Vincent Lamirand

Thursday 27 Feb 2014, 11:30 → 12:00 Europe/Paris

Du fait de sa charge nulle, le neutron est nécessairement détecté de façon indirecte, par l’intermédiaire d’une interaction nucléaire. Dans ses nombreuses applications, la mesure de neutrons porte sur de très larges gammes d’énergie et de flux (niveau, directionnalité), au moyen de réactions nucléaires diverses. Par conséquent la fourniture de références métrologiques pour les différents usages est à la fois indispensable et complexe. Cet enjeu sera abordé à travers deux exemples : le développement d’une source de neutrons pour la métrologie, et l’étalonnage spécifique d’un détecteur. Les champs neutroniques dits monoénergétiques sont couramment employés pour l’étalonnage de détecteurs de neutrons sur les accélérateurs des laboratoires détenant les références métrologiques nationales. Ces champs sont produits par l’interaction entre un faisceau d’ions accélérés et une cible fine constituée d’un dépôt réactif sur un support métallique. Ils permettent la détermination expérimentale de la variation de la réponse d’un détecteur de neutrons avec l’énergie du neutron incident. La réaction 45Sc(p,n) a été identifiée comme candidate intéressante pour la constitution d’une source de neutrons utilisable en métrologie dans le domaine d’énergie entre 1 et 100 keV. Dans cette optique, sa section efficace différentielle a été caractérisée en absolu, en termes de distribution en énergie et flux des neutrons en fonction de l’énergie du proton incident (structure résonante), et de distribution spatiale (confirmation de l’isotropie dans le centre de masse). La chambre à fission miniature est un détecteur de neutrons couramment employé pour les mesures intégrales en réacteur expérimental, aussi bien pour le suivi de la puissance du réacteur au cours du temps que pour l’étude du flux et du spectre neutronique. Il consiste en une chambre d’ionisation rendue sensible aux neutrons par l’ajout d’un dépôt de matière fissile. Dans le cas de mesures en absolu, l’étalonnage du détecteur est un point clé de la qualité des mesures. Les contraintes de la mesure intégrale requièrent le développement et l’utilisation de méthodes spécifiquement adaptées, pour le raccordement aux références métrologiques et la maîtrise des incertitudes associées.