Thèse de doctorat mesure de 240pu(n,f) dans la gamme [1-2 mev] relativement à la diffusion 1h(n,n) (h/f)

Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse de doctorat Mesure de 240Pu(n,f) dans la gamme [1-2 MeV] relativement à la diffusion 1H(n,n) (H/F)
Référence : UMR5797-JERBAU-078
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : GRADIGNAN
Date de publication : mercredi 19 mars 2025
Type de contrat : CDD Doctorant
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2025
Quotité de travail : Complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2200,00 € mensuel
Section(s) CN : 01 - Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Description du sujet de thèse

Des analyses de sensibilité [1, 2, 3] ont été réalisées pour différents types de systèmes nucléaires avancés, en particulier pour les réacteurs rapides de quatrième génération. Ces études indiquent qu'une réduction importante des incertitudes sur les données nucléaires est nécessaire pour de nombreux actinides, en particulier les isotopes du Pu (hors 239Pu) pour des systèmes en cycle fermé.
L'isotope 240Pu est produit dans le combustible nucléaire des réacteurs thermiques ou rapides par des captures successives de neutrons et des désintégrations  ou . Cet isotope est le deuxième isotope du Pu le plus présent (derrière le 239Pu), mais le premier non fissile. L'isotope 240Pu est particulièrement mal adapté au recyclage dans un réacteur thermique, en raison de ses propriétés non fissiles. Une combustion plus efficace par le processus de fission se produirait dans un réacteur rapide, où le spectre de neutrons de fission plus dur correspondrait mieux au seuil de fission. Les études de sensibilité réalisées ces dernières années ont montré la nécessité de réduire les incertitudes sur la section efficace de fission du 240Pu dans la région rapide. Les données nucléaires existantes sur le 240Pu(n,f) montrent des écarts entre les bases de données et les expériences allant jusqu'à 10 % entre 1 et 2 MeV. Il est donc très important de réduire cette incertitude à 3-4%.
Une mesure de la section efficace de fission est généralement effectuée par rapport à une section efficace bien connue comme celle de 235U(n,f) ou de 238U(n,f). Ce processus induit une très forte corrélation avec ces sections efficaces, et ainsi avec toutes les sections efficaces d'actinides mesurées de la même manière. Au contraire, la technique des protons de recul consiste à effectuer des mesures relativement à la section efficace 1H(n,n). Cette section efficace est un standard primaire, très bien connue, sans structure, et qui peut être calculée par des calculs ab-initio. Dans cette technique, la cible de 235U ou 238U utilisée comme référence est remplacée par un film plastique de quelques microns riche en 1H. Les neutrons diffusants sur les noyaux 1H, les éjectent du film sous forme de protons de recul plus facile à détecter. Cette technique a été utilisée à plusieurs reprises dans le passé par le groupe ACEN du laboratoire LP2i [4, 5]. Elle a conduit à des mesures totalement non corrélées aux mesures de référence existantes, et avec des incertitudes de l'ordre de 3-4% (plus ou moins le même ordre de grandeur que la mesure standard de la fission).
L'un des défis d'une telle expérience est la disponibilité de la cible fissile, car les cibles d'actinides ayant les propriétés appropriées sont assez rares. Heureusement, plusieurs cibles de 240Pu ont été fabriquées dans le laboratoire du JRC-Geel (Belgique) en 2010. L'une de ces cibles est toujours disponible dans ce laboratoire. Des calculs préliminaires devront être effectués pour adapter l'expérience aux propriétés de cette cible spécifique.
L'expérience sera réalisée auprès de l'installation MONNET du laboratoire du JRC-Geel, qui présente plusieurs avantages :
- peut produire des neutrons dans la gamme d'énergie de 1 à 2 MeV grâce à l'utilisation de cibles de tritium
- disponibilité de la cible 240Pu dans le même laboratoire, ce qui évite les complications administratives et les retards liés au transport des cibles radioactives
- l'expertise de l'équipe MONNET en matière de mesure de sections efficaces.

[1] NEA Nuclear Data High Priority Request List, /html/dbdata/hprl/
[2] OECD/NEA Working Party on Evaluation and Co-operation (WPEC) Subgroup 26 Final Report
/html/science/wpec/volume26/
[3] E. Gonzalez-Romero (, Deliverable D5.11 from IP-EUROTRANS
[4] G. Kessedjian et al., Phys. Rev. C 85, 044613 (2012)
[5] P. Marini et al., Phys. Rev. C 96, 054604 (2017)

Contexte de travail

L'étudiant sera basé au LP2i. Une première partie du travail consistera en l’appropriation des codes de simulation et d’analyse, ainsi que la préparation de l’expérience. Il/elle pourra participer également aux activités du groupe ACEN : autres expériences, développements instrumentaux, etc.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Une formation en physique nucléaire est requise ainsi qu'une connaissance des langages de programmation courants tels que C++. Le code MCNP sera utilisé, après enregistrement et formation locale.