Laboratoire d'accueil : Laboratoire de métrologie et de dosimétrie des neutrons (LMDN)

Date de début de la thèse : 03/10/2010

Nom du doctorant : Adrien Cheminet

Contexte

Les particules ionisantes primaires de l'environnement radiatif spatial interagissent avec les atomes de l'atmosphère soit en perdant une partie de leur énergie par ionisation, soit pour les particules les plus fortement énergétiques, en provoquant des réactions nucléaires. Il en résulte la génération de particules secondaires de type neutrons, protons, électrons, muons... De par son niveau de flux, l'environnement neutronique de l'atmosphère peut induire un certain nombre de problématique parmi lesquelles les effets sur les électroniques embarquées ou la dosimétrie personnelle. La mesure et la caractérisation des champs neutroniques atmosphériques sont une nécessité pour un certain nombre de problématique parmi lesquels les effets SEE et la dosimétrie personnelle. Or, les neutrons présents dans l'atmosphère ont des énergies susceptibles d'être comprises entre quelques meV et plusieurs GeV.
Dans le cadre de son activité "mesure et caractérisation de l'environnement radiatif atmosphérique", le DESP (Département Environnement SPatial) de l'ONERA est en train de se doter d'un système de spectrométrie des neutrons adapté au domaine des hautes énergies, développé par l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSIN). Cet équipement a pour objectif de mesurer et d'évaluer la dynamique du spectre énergétique des neutrons atmosphériques. Les éléments nécessaires à la réalisation de ce spectromètre ont été approvisionnés en 2009 et plus spécifiquement les détecteurs à 3He dont la caractérisation sous faisceau sera réalisée dans le cadre d'un stage en 2010.
Dans le cadre de ses activités d'expertise en matière de spectrométrie des neutrons de haute énergie, l'IRSN souhaite poursuivre ses travaux de caractérisation mais également de valorisation de son système prototype, développé dans le cadre d'un travail de thèse précédemment mené au sein du laboratoire de Métrologie et de Dosimétrie des Neutrons. La mise en place de la plateforme expérimentale en altitude, permettra d'acquérir des connaissances et un savoir·faire en matière de mesures spectrométriques en champs complexes mixtes de haute énergie, utiles pour d'autres applications, en particulier dans le domaine médical (autour des installations de hadron-thérapie par exemple) mais aussi pour la dosimétrie aéronautique et spatiale. Le plateau technique installé au Pic du Midi devrait à terme faire référence en France en matière de monitorage de l'environnement radiatif naturel atmosphérique, et intégrer le réseau européen des moniteurs de neutrons.

Objectifs de la thèse

Cette thèse, qui se déroulera essentiellement à L'ONERA (Centre Midi Pyrénèes) a plusieurs objectifs:

• Le premier objectif concerne la mise en place expérimentale du plateau technique. Cette phase correspondra à un travail de pure instrumentation consistant d'une part à se familiariser avec le système de spectrométrie neutron développé et d'autre part à participer à sa mise en place fonctionnelle au Pic du Midi. L'étudiant participera ensuite aux mesures et analyse des données de spectrométrie réalisées au Pic du Midi.
• Le second objectif concerne la mise en place de la méthodologie à suivre pour la réalisation de mesures systématiques de caractérisation de l'environnement radiatif atmosphérique. Au cours de ce travail, l'étudiant aura en charge de proposer, sur une base bibliographique et d'échanges avec des laboratoires européens experts en la matière, un système innovant d'acquisition et d'analyse des données (déconvolution) en ligne pour les mesures en continu à l'Observatoire du Pic du Midi.
  
• Enfin, le troisième objectif concerne l'étude et la valorisation de la dynamique du spectre neutronique opérée au Pic du Midi. L'étude de la dynamique du spectre consistera à appréhender les variabilités de l'environnement neutronique sur l'ensemble de la gamme énergétique puis à Les corréler avec d'autres types mesures atmosphériques et spatiales. Cette partie suppose une importante structuration avec d'autres laboratoires et équipes pour échanger et enrichir les comparaisons de mesures. Les axes de valorisation scientifique de cette étude seront d'une part Le space weather et d'autre part les effets SEE (Single Event Effects) sur les électroniques embarquées.