Contribution à l'étude expérimentale des rendements de fission par la mesure corrélée des énergies cinétiques des fragments PDF Download
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Author: Bernard Landeau
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Languages : fr
Pages : 284
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Author: Bernard Landeau
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Pages : 284
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Author: Jean-François Lemaître
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Bien que découverte il y a 75 ans, la fission nucléaire fait toujours l'objet de recherches. En effet, la compréhension de ce phénomène présente encore des difficultés théoriques dues à sa complexité. Cela nécessite une bonne compréhension de la structure du noyau de l'atome ainsi qu'une description détaillée du mécanisme pilotant l'évolution du système fissionnant.Un nouveau modèle statistique, appelé SPY (Scission Point Yields), a été développé pour déterminer les caractéristiques des fragments (rendements de fission, énergie cinétique, énergie d1excitation). Ce modèle est basé sur le modèle de Wilkins développé en 1976. Il consiste en une description statistique du processus de fission au point de scission où les fragments sont complètement définis. L'une des principales avancées du modèle SPY est l'introduction de la description microscopique de la structure nucléaire dans le calcul de l'énergie du système à la scission.Il permet d'étudier la relation entre les propriétés des fragments et leur structure nucléaire. Avec le modèle SPY, il est possible de calculer les propriétés des fragments et d'identifier les tendances globales pour environ 3000 noyaux fissionnants de Z=70 à Z=109, de la drip line neutron jusqu'à la drip line proton.Après une présentation générale de la version de référence du modèle SPY, les résultats obtenus pour la fission thermique de l'uranium 235 et la fission spontanée du californium 252 sont comparés aux données expérimentales. Une étude systématique sur l'ensemble des noyaux actuellement synthétisés est également menée avant d'étendre cette étude bien au-delà de la zone des noyaux synthétisables. Deux développements seront ensuite détaillés. Le premier concerne la manière de calculer l'énergie d'interaction coulombienne entre les deux fragments. Les distributions de charges issues de calculs microscopiques seront introduites afin d'améliorer le calcul de l'énergie d'interaction coulombienne. La possibilité de redéfinir le point de scission du système grâce à ces distributions de charge sera également discuté.Le deuxième développement porte sur le lien entre la modélisation du noyau et les observables associées aux fragments de fission. D'une part, différents modèles du noyau pour le calcul de l'énergie individuelle des fragments, tel que le modèle de la goutte liquide, seront envisagés et l'impact du choix de la modélisation du noyau sera étudiée.D'autre part, l'impact de la prise en compte de la structure nucléaire des fragments dans le calcul des densités d'états sur les observables sera étudié.
Author: Loïc Thulliez
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La fission nucléaire est le mécanisme de séparation d'un noyau lourd en deux noyaux appelés fragments de fission. Ces fragments excités émettent des neutrons et des gammas dits prompts pour rejoindre leur état fondamental ou métastable. L'énergie libérée lors de la fission est utilisée dans les centrales nucléaires pour fournir de l'électricité. La durée de vie et le contrôle des réacteurs nucléaires dépendent entre autres des observables de fission telles que les rendements en masse des fragments, la multiplicité et l'énergie des neutrons et des gammas prompts. La première partie de cette thèse est dédiée à l'étude du processus de désexcitation des fragments de fission avec le code de simulation Monte-Carlo FIFRELIN. Ce code, constitué de plusieurs modèles nucléaires permettant de décrire les fragments, prédit les propriétés (multiplicité, énergie) des particules promptes émises lors de la désexcitation. Lors de ce travail de thèse l'influence des modèles sur les prédictions du code a été étudiée. Les modèles étudiés sont ceux définissant le moment angulaire initial, la densité de niveaux et les fonctions de force gamma des fragments. Les résultats de ces études permettent d'identifier les modèles qui influencent significativement les prédictions du code et donc, de sélectionner la combinaison des modèles reproduisant le maximum d'observables et d'améliorer la description nucléaire des fragments. Ces études sont d'abord menées sur la fission spontanée du 252Cf pour laquelle de nombreuses données expérimentales existent ce qui permet de contraindre fortement les modèles. Des études sur la fission rapide (énergie des neutrons incidents de l'ordre du MeV) de 238U et 237Np sont ensuite réalisées. Elles sont motivées, entre autres, par le développement de nouveaux concepts de réacteurs rapides, dits de quatrième génération, permettant de réduire les quantités de déchets nucléaires et d'utiliser les réserves abondantes de 238U pour fournir de l'électricité. Les données expérimentales relatives à la fission rapide sont rares. De nouveaux dispositifs expérimentaux sont actuellement en développement afin d'étudier l'évolution des différentes observables de fission sur un large domaine en énergie d'excitation. Le dispositif FALSTAFF qui fait l'objet de la deuxième partie de cette thèse est l'un d'entre eux. Dans cette seconde partie les étapes de développement, d'optimisation et de caractérisation du premier bras du dispositif expérimental FALSTAFF sont présentées. Ce spectromètre, installé auprès de l'installation NFS (Neutrons For Science), permettra d'étudier la fission rapide en cinématique directe de nombreux actinides. La détection des deux fragments de fission en coïncidence permettra de caractériser leur énergie, leurs masses (avant et après évaporation des neutrons) et leur charge. La multiplicité des neutrons émis sera alors déterminée et nous renseignera sur le partage de l'énergie d'excitation entre les fragments. Les données mesurées serviront ultérieurement de données d'entrée au code FIFRELIN. La mesure de la vitesse des deux fragments en coïncidence (méthode 2V), avec des détecteurs de temps de vol MWPC-SeD donnent accès à la masse avant évaporation. Une chambre à ionisation axiale placée après ces détecteurs permet de mesurer l'énergie cinétique et le profil de perte d'énergie des fragments, ce qui permet de déterminer respectivement la masse après évaporation (méthode EV) et la charge nucléaire des fragments.La partie expérimentale de cette thèse est dédiée au développement des programmes de simulation et d'analyse des données, à la mise en place du système d'acquisition, à la caractérisation et à l'optimisation des détecteurs. Ce dernier point concerne essentiellement l'étude des performances de la chambre à ionisation axiale.
Author: Françoise Caitucoli
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Pages : 248
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Les corrélations de masse-énergie de fragments de fission ont été mesurés pour une large gamme de systèmes fissionnants de différentes parités en N et Z : fission induite par neutrons de (229)Th , (231)Pa, (232)U, (233)U, (235)U, (237)Np, (238)Pu, (239)Pu, (241)Pu, (241)Am, (243)Am et fission spontanée du (244)Cm. Une étude de la "fission froide" a été faite en sélectionnant les fragmentations dont l'énergie cinétique finale est proche de l'énergie libérée dans la réaction [...]
Author: Gérard Simon
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L'ETUDE EXPERIMENTALE DES PROPRIETES DE LA FISSION FROIDE DES SYSTEMES #2#3#3U(N#T#HF), #2#3#5U(N#T#HF), #2#3#9PU(N#T#HF) PRESENTEE ICI CONSTITUE UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA DYNAMIQUE DU PROCESSUS DE FISSION. DANS CETTE REGION, NOUS AVONS DETERMINE LA PROBABILITE P(A,Z,E) D'OBSERVER LA FRAGMENTATION (A,Z) AVEC L'ENERGIE CINETIQUE E. LA MASSE, LA CHARGE ET L'ENERGIE CINETIQUE DES DEUX FRAGMENTS COMPLEMENTAIRES SONT MESUREES A L'AIDE D'UNE DOUBLE CHAMBRE A IONISATION CHARGEE AVEC DU METHANE ET DES CIBLES FISSILES TRES MINCES. UNE SEPARATION EN MASSE PARFAITE, UNE BONNE SEPARATION EN CHARGE ET UNE RESOLUTION DE 250 KEV SUR L'ENERGIE CINETIQUE TOTALE, SONT OBTENUES. UNE METHODE DE CALIBRATION ABSOLUE EN ENERGIE EST PRESENTEE; DANS NOS CONDITIONS DE TRAVAIL, LE DEFAUT DE HAUTEUR D'IMPULSION EST NEGLIGEABLE VOIRE NUL. LA FISSION GLOBALE EST ANALYSEE POUR LES TROIS SYSTEMES; LES DISTRIBUTIONS EN MASSE ET EN ENERGIE CINETIQUE OBTENUES SONT EN EXCELLENT ACCORD AVEC CELLES PUBLIEES PAR AILLEURS. DANS LA REGION FROIDE, L'ENERGIE CINETIQUE MAXIMALE ET L'EVOLUTION, EN FONCTION DE L'ENERGIE CINETIQUE, DES RENDEMENTS EN MASSE ET EN CHARGE ET ONT ETE DETERMINEES. CES INFORMATIONS PERMETTENT ENTRE AUTRE DE RE-INTERPRETER L'EFFET PAIR-IMPAIR OBSERVE POUR LES PROTONS. POUR LA PREMIERE FOIS DES FRAGMENTATIONS COMPLETEMENT FROIDES SONT OBSERVEES ET LES PROBABILITES RELATIVES DE FORMATION DES DIFFERENTS TYPES DE FRAGMENTATION SONT ETUDIEES EN FONCTION DE L'ENERGIE D'EXCITATION RESIDUELLE. PARADOXALEMENT LES FRAGMENTATIONS Z#I#M#P#A#I#R-N#I#M#P#A#I#R SONT LARGEMENT MAJORITAIRES AUX FAIBLES ENERGIES D'EXCITATION. NOS RESULTATS SONT COMPARES AU MODELE MICROSCOPIQUE DEVELOPPE PAR BERGER, GIROD ET GOGNY. DANS CE MODELE BASE SUR L'APPROXIMATION HARTREE-FOCK-BOGOLIUBOV, LA FISSION FROIDE APPARAIT NATURELLEMENT AU DEBUT DE LA DESCENTE POINT SELLE-POINT DE SCISSION. CES ETUDES THEOR
Author: Ali Boukellal
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Languages : fr
Pages : 162
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Ce travail est consacré à l'étude des fragments produits dans la fission induite par neutrons thermiques de l'235 U, effectuée à l'aide du spectromètre temps de vol-énergie "Cosi Fan Tutte"...
Author: Florence Vivès
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Languages : en
Pages : 139
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LA REACTION #2#3#8U(N,F) A ETE ETUDIEE A DIFFERENTES ENERGIES DE NEUTRONS INCIDENTS DE E#N=1.2 A 5.8 MEV. IL EST DEMONTRE DANS CE TRAVAIL QUE LA PRESENCE DE RESONNANCES VIBRATIONELLES DANS LA REGION DU SEUIL DE LA SECTION EFFICACE, AINSI QUE L'EFFET DE PARITE DES PROTONS INDUISENT DES VARIATIONS DANS LES PROPRIETES DES FRAGMENTS DE FISSION. LA MASSE, L'ENERGIE CINETIQUE TOTALE (TKE) ET LA DISTRIBUTION ANGULAIRE DES FRAGMENTS ONT ETE OBTENUS GRACE A L'UTILISATION D'UNE DOUBLE CHAMBRE A IONISATION. IL A ETE OBSERVE QUE TKE CROIT JUSQU'A E#N=3.5 MEV, PUIS CHUTE BRUSQUEMENT DE 0.4 MEV, POUR CROITRE DE NOUVEAU AU-DELA DE E#N=4 MEV. CETTE DECROISSANCE DE TKE AUX ENVIRONS DE E#N=3.8 MEV A ETE ATTRIBUEE A UNE CASSURE DE PAIRE DE PROTONS. LES CHANGEMENTS DANS LES DISTRIBUTIONS EN MASSE ET EN ENERGIE CINETIQUE EN FONCTION DE LA MASSE, AINSI QUE LEURS RESPECTIVES CONTRIBUTIONS DANS LES VARIATIONS DE TKE ONT ETE EGALEMENT ETUDIES. LES AJUSTEMENTS DES DISTRIBUTIONS BI-DIMENSIONNELLES MASSE-TKE ONT ETE COMPARES AUX CALCULS THEORIQUES RECEMMENT EFFECTUES SUIVANT LE MODEL MULTI-MODAL RANDOM NECK-RUPTURE. IL RESSORT DE CES AJUSTEMENTS QUE DEUX SOLUTIONS SONT POSSIBLE, EN UTILISANT DEUX OU BIEN TROIS COURBES DE GAUSS POUR LA PARTIE ASYMETRIQUE DE LA DISTRIBUTION EN MASSE. NEANMOINS, SEULE UNE DE CES SOLUTIONS AMENE A UNE INTERPRETATION PHYSIQUE SIGNIFICATIVE EN TERMES D'EFFETS DE COUCHES. BIEN QU'ETANT PLUS EN ACCORD AVEC LES PREDICTIONS THEORIQUES, LA SOLUTION INCLUANT TROIS COURBES DE GAUSS SEMBLE RELEVER PLUS D'UN PROBLEME D'ORDRE MATHEMATIQUE QUE PHYSIQUE. DANS LES DEUX CAS DE FIGURE, LE MODE SYMETRIQUE A DU ETRE INCLU DANS LES AJUSTEMENTS, AFIN D'EXPLIQUER LA LARGE DECROISSANCE DE TKE AU VOISINAGE DE LA SYMETRIE.
Author: Olivier Delaune
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Languages : fr
Pages : 212
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Book Description
Les caractéristiques des distributions des produits de fission sont le résultat des propriétés dynamiques et quantiques du processus de déformation du noyau fissionnant. Ces distributions représentent également un intérêt pour la conception de nouveaux réacteurs nucléaires ou pour l'incinération de déchets radioactifs. Jusqu'à présent, notre compréhension de la fission nucléaire reste limitée du fait de restrictions expérimentales. En particulier, les rendements des produits de fission lourds sont difficiles à obtenir avec précision. Dans cette thèse, une technique expérimentale innovante est présentée. Elle repose sur l'utilisation de la cinématique inverse couplée à l'usage d'un spectromètre, dans laquelle un faisceau d'238U à 6 ou 24 A MeV est envoyé sur des cibles légères. Différents actinides, de l'238U au 250Cf, sont produits par réactions de transfert ou de fusion, avec des énergies d'excitation allant d'une dizaine à quelques centaines de MeV selon la réaction et l'énergie du faisceau. Les fragments issus de la fission de ces actinides sont détectés par le spectromètre VAMOS ou le séparateur LISE. Les rendements isotopiques des produits de fission sont entièrement mesurés pour différents systèmes fissionnants. L'excès de neutrons des fragments est utilisé pour caractériser les distributions isotopiques. Son évolution avec l'énergie d'excitation nous procure des informations probantes sur le mécanisme de formation du noyau composé et sa désexcitation. L'excès de neutron nous renseigne également sur le nombre de neutrons évaporés par les fragments. Le rôle des effets de couches proton et neutron dans la formation des fragments de fission est également discuté.
Author: Bail Adeline
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131513992
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Languages : fr
Pages : 212
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Book Description
Les rendements de fission sont des données très importantes pour les applications nucléaires. Elles représentent par exemple une partie des données d''entrée des différents codes de simulation. Par le passé le spectromètre de masse Lohengrin a permis de déterminer avec une grande précision les rendements des produits de fission légers pour de nombreux systèmes fissionants. Cependant la méthode expérimentale utilisée pour les fragments légers ne permet pas la séparation des isotopes dans la région des produits de fission lourds. C''est pourquoi un nouveau dispositif expérimental par spectrométrie gamma a été mis en place au cours de cette thèse, il a permis de mesurer les rendements isotopiques du 239Pu. De plus les rendements en masse des produits de fission lourds pour l''235U, le 239Pu et le 241Pu ont été mesurés pour la première fois sur le spectromètre Lohengrin. Au cours de ces mesures les distributions en charge ionique et en énergie cinétique des produits de fission ont été particulièrement étudiées et ont entre autres mis en évidence la présence d''isomères nanosecondes pour certains noyaux.
Author: Jean-Luc Sida
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Languages : fr
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Book Description
L'ORIGINALITE DE CE TRAVAIL AUPRES DU SPECTROMETRE LOHENGRIN RESIDE DANS L'EXPLORATION DES NOYAUX DE MASSE LEGERE (A=70 A 80) PRODUITS DANS LA FISSION THERMIQUE TRES ASYMETRIQUE DE #2#3#5U. UNE CHAMBRE D'IONISATION UTILISEE EN MODE BIPARAMETRIQUE A PERMIS D'ANALYSER LES DIFFERENTES CHARGES NUCLEAIRES ET DE S'AFFRANCHIR DU BRUIT DE FOND. POUR CHAQUE MASSE, LA DISTRIBUTION DES ETATS DE CHARGE ET LA DISTRIBUTION EN ENERGIE CINETIQUE DES FRAGMENTS ONT ETE ETUDIEES. LA DISTRIBUTION EN ETAT DE CHARGE AU VOISINAGE DE Z=28, 29, 30 PRESENTE UNE IMPORTANTE ANOMALIE DUE A LA DIFFICULTE D'ARRACHER LE 10EME ELECTRON. L'EFFET PAIR-IMPAIR DU AU NOMBRE DE PROTONS, EST DOUBLE PAR RAPPORT A CELUI DES FISSIONS LES PLUS PROBABLES. L'EFFET PAIR-IMPAIR EN NEUTRON ATTEINT POUR LA PREMIERE FOIS 50% DANS LE CAS DES FRAGMENTATIONS LES PLUS ASYMETRIQUES ETUDIEES. D'AUTRE PART, LES ENERGIES CINETIQUES MOYENNES DES ISOTOPES DE NI ET DE CU PRESENTENT UNE DECROISSANCE SIGNIFICATIVE PAR RAPPORT A CELLES DES ELEMENTS DE Z PLUS ELEVE. DE L'ETUDE DES VARIATIONS DE L'ENERGIE CINETIQUE MOYENNE DES ISOTOPES, IL RESSORT QUE LE NOMBRE MOYEN DE NEUTRONS EVAPORES EST FAIBLE. L'EFFET PAIR-IMPAIR EN NEUTRON EST DONC UN EFFET PRIMAIRE. CE RESULTAT EST CONFIRME PAR LE CALCUL DE LA SURFACE D'ENERGIE POTENTIELLE A LA SCISSION DANS LE CADRE DU MODELE DE WILKINS QUI INDIQUE UNE FAIBLE DEFORMATION DU FRAGMENT LEGER. LE FRAGMENT LOURD COMPLEMENTAIRE EST, PAR CONTRE, TRES DEFORME CE QUI EXPLIQUE LA BAISSE DE L'ENERGIE CINETIQUE MOYENNE DES ELEMENTS NICKEL ET CUIVRE. CE MODELE STATISTIQUE N'EST PAS SATISFAISANT POUR EXPLIQUER LES EFFETS DE PARITE. CES EFFETS SEMBLENT LIES A L'EVOLUTION DU NOYAU DU POINT-SELLE JUSQU'A LA SCISSION. L'ETUDE DE LA VARIANCE DE LA CHARGE NUCLEAIRE PERMET D'ETABLIR QUE LE TEMPS D'EFFONDREMENT DU COL (STRICTION) EST PLUS COURT POUR LES FISSIONS TRES ASYMETRIQUES. L'APPARIEMENT DES NUCLEONS ETANT ALORS MIEUX PRES
