Café SPhN 02/02/2004 Développement de la bibliothèque dactivation de CINDER90 Marie-Laure GIACRI-MAUBORGNE.

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1 Café SPhN 02/02/2004 Développement de la bibliothèque dactivation de CINDER90 Marie-Laure GIACRI-MAUBORGNE

2 Café SPhN 02/02/2004 Plan Ajout des données photonucléaires pour les actinides dans CINDER90 Sections efficaces HMS-ALICE GNASH Distribution des produits de fission Systématique basée sur la fission induite par neutron Calculée par ABLA Expérience : mesure des neutrons retardés issus de photofission Optimisation du détecteur Etude du bruit

3 Café SPhN 02/02/2004 CINDER90 A lorigine calcul dactivation dans un flux de neutrons pour des énergies inférieures à 25 MeV Bibliothèque dactivation Neutrons E<25 MeV

4 Café SPhN 02/02/2004 CINDER90 Bibliothèque dactivation Neutrons E<25 MeV Ajout de sections efficaces photonucléaires pour les noyaux non fissiles à laide des données de lIAEA et de HMS- ALICE Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Photons E<25 MeV

5 Café SPhN 02/02/2004 CINDER90 Bibliothèque dactivation Neutrons E<25 MeV Sections efficaces Produits de fission Z>89 9 isotopes Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Photons E<25 MeV Evaluations de (,1n), (,2n) et (,fission) pour : 232 Th 233-234-235-236-238 U 238-239-241 Pu Données expérimentales (section efficace de fission) pour : 237 Np 240 Pu 241-243 Am

6 Café SPhN 02/02/2004 CINDER90 Bibliothèque dactivation Neutrons E<25 MeV Sections efficaces Produits de fission Z>89 9 isotopes Peut-on utiliser HMS-ALICE pour continuer à développer la bibliothèque dactivation pour les actinides? Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Photons E<25 MeV ?

7 Café SPhN 02/02/2004 Calcul théorique de section efficace avec HMS-ALICE code de calcul théorique de sections efficaces pouvoir prédictif important Résultats incorrects pour les noyaux déformés Modification du calcul de la photoabsorption totale nécessaire pour résoudre le problème

8 Café SPhN 02/02/2004 Calcul de la section efficace de photoabsorption (1) Amélioration de la paramétrisation par une modification de linfluence du paramètre de déformation sur le calcul de E i et i

9 Café SPhN 02/02/2004 Calcul de la section efficace de photoabsorption (2) Ce modèle est en cours dinsertion dans HMS-ALICE

10 Café SPhN 02/02/2004 Amélioration en cours de HMS-ALICE Avec la nouvelle modélisation de labsorption, le calcul des sections efficaces est possible Bibliothèque dactivation Photons E<25 MeV Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Sections efficaces Produits de fission Z>89 9 isotopes

11 Café SPhN 02/02/2004 Ajout des données de GNASH Bibliothèque dactivation Photons E<25 MeV Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Sections efficaces Produits de fission Z>89 9 isotopes GNASH 237 Np Ajouter des sections efficaces pour le 237 Np calculées par GNASH Des calculs pour le 240 Pu et l 241 Am sont prévus

12 Café SPhN 02/02/2004 Utilisation de GNASH pour le calcul de sections efficaces GNASH na pas de pouvoir prédictif. On a besoin de données expérimentales pour ajuster les paramètres des barrières de fission

13 Café SPhN 02/02/2004 Utilisation de GNASH pour le calcul de sections efficaces Les résultats pour le neptunium sont en accord avec les résultats de T. Kase et al. (Nuc. Sci. Eng. 111 368, 1992) De bons résultats Besoin de données expérimentales Demande beaucoup de temps

14 Café SPhN 02/02/2004 Ajout des produits de fission Bibliothèque dactivation Photons E<25 MeV Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Sections efficaces Produits de fission Z>89 9 isotopes GNASH 237 Np Systématique ? On regarde si les produits de fission créés lors de la photofission ont une distribution proche de celle des produits créés par une fission induite par neutrons

15 Café SPhN 02/02/2004 Recherche dune systématique basée sur la fission induite par neutrons Il semblerait quune telle systématique existe. Au moins pour la distribution en masse. Mais il reste à tester les distributions isotopiques 235 U+n f 234 U+n f 234 U+n 14MeV 235 U+n 14MeV 235 U+n th

16 Café SPhN 02/02/2004 Test des distributions isotopiques Les distributions isotopiques expérimentales sont rares et anciennes Données + 238 U : J. L. Meason and P. K. Kuroda Phys. Rev. 142 1965, 691

17 Café SPhN 02/02/2004 Calcul des produits de fission Bibliothèque dactivation Photons E<25 MeV Z<89 IAEA 159 isotopes HMS-ALICE Les autres Sections efficaces Produits de fission Z>89 9 isotopes GNASH 237 Np ABLA (GSI) ? ABLA permet de calculer les produits de spallation et la fission à haute énergie. A tester pour le calcul des fragments de photofission. Systématique ?

18 Café SPhN 02/02/2004 Photofission de 235 U Les distributions en masse et en charge sont bien reproduites pour l 235 U et l 238 U (non présenté ici)

19 Café SPhN 02/02/2004 Rappel sur les neutrons retardés Un noyau précurseur décroît en n Le spectre des neutrons retardés donne la quantité de noyaux précurseurs produits lors de la fission - n Particules incidentesNoyau fissile Produits de fission E * > E Bn

20 Café SPhN 02/02/2004 Comparaison des données bibliographiques sur les neutrons retardés ( 238 U) Réactions n ret total (pour 100 fissions) (s) + 238 U 3.16.3 s n f + 238 U4.45.2 s n 14MeV + 238 U2.85.6 s n f + 237 U3.17.0 s : Bremsstrahlung 15 MeV n f + 237 U proche + 238 U même noyau composé avec une énergie dexcitation proche Fission induite par neutron : données ENDF-369

21 Café SPhN 02/02/2004 Comparaison des données bibliographiques sur les neutrons retardés ( 235 U) nf+ 234 U proche + 235 U ( 15 MeV Bremsstrahlung) Pas suffisant pour conclure à lexistence dune systématique Réactions n ret total (pour 100 fissions) (s) + 235 U 19.9 s n th + 235 U1.97.1 s n f + 235 U1.58.4 s n 14MeV + 235 U1.77.8 s n f + 234 U0.910.9 n 14MeV + 234 U0.710.2

22 Café SPhN 02/02/2004 Comparaison des neutrons retardés issus de + 235 U et n f + 234 U Groupe + 235 U n f + 234 U 55 s5.6±0.25 20 s24.5±0.535.7 5 s24.4±0.920 2 s33.7±0.533.7 0.6 s9.1±1.04.6 0.2 s2.8±1.11.3 La photofission de l 235 U produit plus de précurseurs à vie courte que la fission de l 234 U. On retrouve le même résultat pour l 238 U. Contribution de chaque groupe pour la production de neutrons retardés

23 Café SPhN 02/02/2004 Calcul des neutrons retardés à partir des produits de fission calculés par ABLA Pour l 235 U et le 239 Pu les données bibliographiques sont bien reproduites Pour l 238 U on a des écarts plus importants Les isomères ne sont pas présents dans le calcul Certains noyaux très riches en neutrons sont mal connus Noyau n ret total (pour 100 fissions) (s) expérimental calcul 235 U 0.96±0.139.9 1.0610.14 238 U 3.1±0.46.3 1.98.01 239 Pu 0.36±0.069.32 0.5210.9 Données de O. P. Nikotin and K. A. Petrzhak (Atom. Ener. 20 3 p268, 1965)

24 Café SPhN 02/02/2004 Expérience de mesure de neutrons retardés Expérience en collaboration avec la DAM-SPN Dispositif expérimental : Faisceau délectron Energie maximale 18 MeV Courant maximal 10 A Cible de 400g duranium appauvri 2 détecteurs 48NH30 : 3 He à 4 bars Longueur active 30 cm Diamètre 2.5 cm De la paraffine comme modérateur

25 Café SPhN 02/02/2004 Dispositif expérimental : la cible e- e-

26 Café SPhN 02/02/2004 Dispositif expérimental : le détecteur 3 He 30cm neutrons CH 2 2.5cm n+ 3 He p+t

27 Café SPhN 02/02/2004 Optimisation du détecteur 100 keV < E n <1-2 MeV Les détecteurs à 3 He sont plus sensibles aux neutrons thermiques On entoure les détecteurs de paraffine pour modérer les neutrons

28 Café SPhN 02/02/2004 Efficacité du détecteur Le spectre en énergie des neutrons retardés nest pas connu. Lefficacité du détecteur est suffisamment homogène pour permettre les mesures. Etalonnage prévu en mars

29 Café SPhN 02/02/2004 Le problème de la réflexion des neutrons sur les murs Cest la principale source de bruit Environ 4% Le bruit augmente avec lénergie Il peut être réduit par un blindage en Cd

30 Café SPhN 02/02/2004 Décalage en temps lié au bruit Le bruit prolonge le signal signal =1.28 10 -4 s S+B =2.01 10 -4 s Le décalage (10 -5 s) est négligeable par rapport à léchantillonnage en temps (10 -2 s)

31 Café SPhN 02/02/2004 Conclusion et perspectives : ajout de données Amélioration de la section efficace dabsorption totale dans HMS-ALICE Les distributions des produits de fission calculés par ABLA sont encourageantes Ajout des isomères dans les produits de fission Ajout des produits de fission dans CINDER90 Développement dun code qui pour chaque noyau fissile donne le spectre en temps et la quantité de noyaux retardés émis

32 Café SPhN 02/02/2004 Conclusion et perspectives : expérience Le détecteur a été optimisé Etude du bruit en cours Etalonnage du détecteur avec une source de Cf et un faisceau de neutrons Mesure des neutrons retardés de fission induite par neutron en mars, et par photon en juillet