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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Qualification of the LNE-IRSN p-TPC detector (Time Projection CHamber using pixelated anode) as a reference system for energy and fluence measurements of low energy neutron fields (from 8 keV up to few MeV)


Host laboratory:Neutron metrology and neutron dosimetry laboratory (LMDN)

Beginning of the thesis: October 2015

Student name: Benjamin Tampon



Subject description (in French)
Dans le domaine des rayonnements ionisants, les installations produisant des champs
neutroniques sont essentielles pour étalonner et étudier des détecteurs de neutrons.
Cependant ces champs neutroniques doivent être caractérisés en énergie et en fluence pour être considérés comme des champs de référence. Pour mesurer directement1 la distribution en énergie de champs neutroniques dont l’énergie est inférieure à 1 MeV, un détecteur gazeux (μ-TPC pour micro Time Projection Chamber) est en cours de développement au Laboratoire de Métrologie et de Dosimétrie des Neutrons (LMDN).

Ce projet de thèse se déroule en collaboration avec l’équipe MIMAC du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC / UJF / CNRS-IN2P3 / INP) qui a développé ce détecteur, initialement pour la détection directionnelle de matière noire. En effet l’interaction de ces particules avec la matière induit des reculs nucléaires, comme pour les neutrons. Ainsi le même principe de détection peut être utilisé pour détecter des neutrons. L’IRSN est également associé au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE), pour les grandeurs neutroniques de référence dont la distribution en énergie de la fluence neutronique.

L’objectif de cette thèse est de développer et d’optimiser un détecteur capable de mesurer la distribution en énergie de la fluence neutronique entre quelques keV et 5 MeV. La thèse dont elle est la suite a montré que le détecteur fonctionne pour des champs monoénergétiques entre 10 keV et 600 keV ; il faut donc à présent réaliser des mesures au-delà du MeV et être capable de mesurer la distribution en énergie de la fluence de champs étendus.

Pour cela il faut :
  • maitriser le fonctionnement du dispositif,
  • améliorer l’algorithme d’analyse des données en temps de calcul et le modifier pour les champs étendus,
  • réaliser des simulations pour estimer la réponse du système et valider les algorithmes d’analyse,
  • réaliser des campagnes de mesures sur des installations de référence produisant des champs neutroniques,
  • maitriser les incertitudes associées à chaque paramètre et les propager aux grandeurs d’intérêt,
  • obtenir un fonctionnement en routine du dispositif au sein du LMDN.


1. C'est-à-dire sans étalonnage préalable auprès de sources de neutrons.


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