Thèse Mesure de Précision du Spectre de Neutron Prompt dans la Fission Spontanée du 252Cf H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Laboratoire de recherche : CEA/LMCE - Laboratoire Matière sous conditions extrêmes - DAM Direction de la thèse : Julien TAIEB Début de la thèse : 2026-10-02 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 Le spectre de neutron prompt dans la fission spontanée du 252Cf est une donnée neutron de référence utilisée comme une source avec un flux neutron bien connu pour des mesures de sections efficace et de caractérisation de détecteur. L'évaluation actuelle du spectre date des travaux de Mannhart en 1988. Avec l'amélioration des systèmes de détection, les incertitudes sur le spectre évalué ont un impact de plus en plus significatif sur les incertitudes des nouvelles mesures de données nucléaires l'utilisant comme référence. Ainsi, améliorer la connaissance de ce spectre et diminuer ses incertitudes aurait un impact très large sur la communauté des données nucléaires utilisant ce spectre de référence. L'impact concernerait les mesures à venir comme les mesures qui ont déjà été réalisées. Cette thèse a pour but de mesurer ce spectre avec un focus sur la région en-dessous de 1 MeV et la région au-dessus de 8 MeV, où les incertitudes sont les plus grandes, en utilisant un détecteur à protons de recul. La personne choisie participera activement à la conception et à la construction du dispositif expérimental, avec la prise en charge les choix technologiques à partir de simulations, participera à l'expérience et fera l'analyse des données. Elle devra aussi présenter ses travaux dans des conférences internationales et des articles à comité de lecture. En raison de sa neutralité électrique, le neutron est une particule difficile à détecter. Sa détection se fait de manière indirecte, comme des réactions de diffusion, qui permettent la mise en mouvement d'une particule chargée. Ainsi, la caractérisation d'un flux ou spectre énergétique de neutrons dépend de la connaissance de la section efficace de diffusion du matériau considéré pour la détection. À ce jour la section efficace de réaction la mieux connue mettant en jeu un neutron est la réaction de diffusion élastique neutron sur proton. Cependant, il n'est pas toujours possible de se référer directement à cette section efficace dans le cadre de mesures de neutron. D'autres données nucléaires mettant en jeu des neutrons ont donc été étudiées et évaluées avec une précision suffisante pour entrer dans les standards des données neutrons et être utilisées comme références, par exemple pour déterminer des flux neutroniques ou calibrer des efficacités de détection [1].Parmi ces données nucléaires liées aux standards neutrons, on trouve notamment l'émission des neutrons suite à la fission spontanée du 252Cf. Le 252Cf, relativement facile à obtenir et très actif avec une proportion de fission spontanée de 3.1 %, a été beaucoup étudié. Suite aux travaux de Mannhart [2] sur la compilation et l'évaluation des mesures du spectre des neutrons prompts de fission (PFNS) dans la fission spontanée du 252Cf, ce spectre est devenu une donnée de référence (on parle de standard). Ainsi, à partir d'une source de 252Cf, on a accès à un flux de neutrons d'énergies comprises entre 0 et 20 MeV très bien caractérisé.De nombreuses expériences utilisent et ont utilisé cette référence, par exemple pour calibrer l'efficacité de détection de détecteurs de neutrons, ou caractériser des sections efficaces pour des réactions de type (n,x), où x est une particule chargée, utilisées notamment en dosimétrie. Cette utilisation diverse du PFNS du 252Cf(sf) en a fait une référence d'une importance majeure, en particulier pour les applications technologiques de la physique nucléaire. Or, pour les applications, les besoins en précision augmentent actuellement avec les performances des codes de calcul. Aujourd'hui, les incertitudes sur le PFNS du 252Cf(sf) ont un impact significatif sur les incertitudes des nouvelles mesures de données nucléaires. Baisser l'incertitude sur le PFNS du 252Cf permettrait d'améliorer l'ensemble des données qui utilisent ou ont utilisé ce spectre comme référence dans leurs mesures. amélioration de la connaissance du spectre en neutrons prompts de fission du 252Cf Pour cette étude, on propose l'utilisation de détecteurs de neutron par proton de recul. Ces détecteurs sont constitués d'une feuille fine de polypropylène (radiateur) placée devant un détecteur silicium. Chaque détecteur permettra la mesure de protons issus du radiateur suite à une réaction de diffusion entre le neutron et un proton de la cible. Le détecteur silicium donnera une mesure d'énergie du proton ainsi qu'un temps associé à la détection. Il sera donc possible de corréler une mesure d'énergie par temps de vol du neutron avec l'énergie du proton pour éliminer les réactions induites sur le radiateur par des neutrons qui auraient diffusés avant d'arriver au détecteur. Ainsi ne seront conservés que les neutrons arrivant directement de la source.

Physique expérimental généraliste.Connaissance en physique des détecteur, Simulation Monte-Carlo et électronique souhaitée

• Analyse de données