Los Alamos National Laboratory (LANL)  
     
 
Etudes expérimentales de la fission à Los Alamos
Figaro : étude de neutrons prompts dans la fission induite par neutrons de haute énergie
Mesure de la section efficace de l'uranium 235 isomère
Mesure de la section efficace de fission induite par neutrons du plutonium 238
 
     
  Spectromètre à ralentissement dans le plomb pour la mesure de la section efficace 235mU(n,f)  
     
 
La mesure de la section efficace de fission induite par neutrons d'actinides rares et instables fournit une information nouvelle permettant d'améliorer notre compréhension du phénomène de fission. Le cas des isomères nucléaires des actinides majeurs est particulièrement intéressant. Il est en effet connu que la section efficace de fission d'actinides majeurs peut présenter de très grandes différences selon si l'isotope est dans un état excité ou dans son état fondamental. Les sections efficaces de fission isomériques ont ainsi le potentiel d'éclairer d'un jour nouveau le phénomène de fission nucléaire. Ces données expérimentales sont en outre nécessaires à la production de bibliothèques de données évaluées cohérentes pour le Programme Simulation et les autres applications de la fission.
 
     
 
Compte tenu des courtes durées de vie mises en jeu, seules de petites quantités de ces isotopes rares peuvent être obtenues pour les expériences. Pour compenser cette limite sur les taux de comptage, un flux de neutrons très intense est requis. Dans ce but un nouveau spectromètre à ralentissement dans le plomb (LSDS) (cf photo ci-dessous) couplé à une source de neutrons de spallation a été mis au point en collaboration avec Los Alamos. L'objectif premier de l'instrument est de réaliser la mesure entre 1 eV et 100 keV de la section efficace de fission induite par neutrons sur l'isomère à 77 eV de l'uranium 235 (235mU) dont la période est de 26 minutes.
 
Spectromètre au plomb installé sur la ligne de protons de 800 MeV du LANSCE.  
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Cet instrument consiste en un assemblage cubique de plomb pur de 120 cm de côté au centre duquel le faisceau de protons du LANSCE (800 MeV) est conduit pour être stoppé dans une cible épaisse de tungstène (cf schéma de principe ci-contre). Le faisceau de proton est émis en mode pulsé et génère à chaque impulsion un grand nombre de réactions de spallation dans la cible. La plupart des neutrons résultant de ces réactions subissent un ralentissement progressif, quasi adiabatique, dans le massif de plomb par diffusions élastiques multiples jusqu'au domaine thermique, conférant au système ses propriétés de spectrométrie et de flux intense. Dans le domaine 1eV-100 keV, l'énergie des neutrons peut être déterminée avec une résolution d'environ 30 % par la mesure du temps de parcours dans le plomb.
  Schéma de principe de l'expérience.
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Afin de détecter et compter les fissions, un détecteur basé sur des cellules photovoltaïques a été mis au point. Pour limiter la saturation induite par le grand nombre de photons gamma de haute énergie produits par les réactions de spallation, un système de compensation gamma inspiré des techniques utilisées pour les chambres à ionisation a été développé. A titre de démonstration, des mesures de test avec des échantillons de 239Pu de l'ordre de la dizaine de nanogrammes ont été réalisées. La figure ci-dessous montre les résultats expérimentaux obtenus comparés à la base de données ENDF-VI.
 
Mesure de la section efficace du 239Pu à partir de nano-échantillons  
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