Caractérisation expérimentale d'une source de neutrons basée sur un linac d'électrons pour des étude h/f

L’analyse par activation neutronique (AAN) est une méthode non destructive, très sensible, utilisée pour identifier et quantifier les éléments présents dans un échantillon. Elle repose sur l’irradiation par des neutrons ; la capture de ces neutrons thermiques par les noyaux rend certains noyaux instables, lesquels se désintègrent en émettant des photons γ caractéristiques mesurés en spectrométrie γ. L’intensité et l’énergie de ces émissions permettent d’identifier les éléments et d’estimer leurs concentrations. L’AAN offre une grande sensibilité, la possibilité d’analyses sur faibles concentrations et la préservation des échantillons, ce qui en fait un outil précieux en archéologie, géologie, chimie, environnement, médecine, criminologie et pour l’étude de matériaux destinés aux filières nucléaires (réacteurs, fusion).
Toutefois, dans des champs neutroniques réels, la présence de neutrons rapides induit des réactions supplémentaires qui perturbent l’interprétation fondée sur la seule capture de neutron thermique. Ces réactions peuvent produire les mêmes radio-isotopes que la capture thermique ou générer d’autres isotopes et émissions qui faussent la détermination des concentrations.
Le stage porte sur l’étude d’un dispositif basé sur un LINAC médical (Varian TrueBeam) produisant un faisceau d’électrons de 20 MeV, associé à une cible en tungstène placée au centre de l’enceinte en polyéthylène (PEHD). L’objectif est de caractériser le champ neutronique et photonique généré, d’évaluer la faisabilité des irradiations pour l’AAN, et d’étudier les contraintes thermiques/mécaniques et de dosimétrie associée.
Le dispositif permet la production de photoneutrons dans la cible tungstène à partir du faisceau d’électrons 20 MeV.
Les objectifs détaillés:
o Caractériser le faisceau.
o Mesurer et reconstruire le spectre énergétique et la fluence neutron et photon à différents points dans et autour de l’enceinte.
o Quantifier l’échauffement transitoire et quasi-stationnaire de la cible tungstène et des structures en PEHD et aluminium.
o Évaluer la dosimétrie en ambiant et locale (H*(10), dosimétrie passive/active).
o Valider les simulations MCNP6.2

Déroulement du stage:Partie 1 : Simulation
· Simulations Monte-Carlo (MCNP6.2).
· Simulation thermique de la cible et de l’enceinte (ANSYS, COMSOL,…).
Partie 2 : Expérimentation
· Mesure de la fluence et du spectre neutron et photon avec EJ-309.
· Mesure des températures.
· Analyse des données et validation des simulations

Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l'intégration des personnes handicapées, cet emploi est ouvert à toutes et à tous. Le CEA propose des aménagements et/ou des possibilités d'organisation pour l'inclusion des travailleurs handicapés.