Développement de nouvelles méthodes pour le calcul des sections efficaces dans le domaine des résonances non résolues
Clément JEANNESSON a soutenu sa thèse le 15 décembre 2020.
Les calculs neutroniques réalisés notamment pour assurer l’exploitation et la sûreté des installations nucléaires sont très dépendants des données nucléaires, qui décrivent les interactions neutron-matière. En particulier, la connaissance des sections efficaces, qui définissent la probabilité d’occurrence des réactions nucléaires en fonction de l’énergie du neutron, est primordiale. Dans la plage d’énergies du neutron incident qualifiée de domaine des résonances non résolues, une structure résonante caractérise les sections efficaces mais les résonances ne peuvent être différenciées expérimentalement. Seules les valeurs moyennes des sections efficaces peuvent être calculées à partir de paramètres moyens mesurés expérimentalement, ainsi que leurs distributions de probabilité à l’aide d’une méthode Monte-Carlo appelée « la méthode des ladders ». En ce dernier cas, une représentation discrète est alors privilégiée, à l’aide de tables de probabilité.
Cette thèse développe une méthodologie précise pour traiter les sections efficaces dans le domaine des résonances non résolues. Le travail réalisé porte notamment sur les méthodes d’échantillonnage statistique de résonances dans le cadre de la méthode des ladders. Plusieurs points sont traités, parmi lesquels l’influence du nombre de résonances échantillonnées sur le calcul des sections efficaces, ou le nombre minimal d’itérations Monte-Carlo à réaliser. Ces questions sont reformulées en fonction des paramètres de résonance fournis, et une relation est établie avec le ratio entre l’espacement moyen entre les résonances et la largeur moyenne de réaction totale. Les calculs sont réalisés sur des bibliothèques entières de données nucléaires, ce qui constitue un point fort de cette thèse. La théorie des matrices aléatoires est ensuite introduite pour échantillonner des jeux de résonances en meilleur accord avec la physique sous-jacente du problème traité. La mise en œuvre de cette théorie permet ici de corréler les espacements entre les résonances échantillonnées. L’ensemble des calculs est comparé avec la théorie de Hauser-Feschbach pour le calcul des valeurs moyennes, avec des résultats probants lorsque cette dernière utilise l’approximation de Moldauer. Plusieurs méthodes de construction de tables de probabilité sont également étudiées, et deux nouvelles méthodes fondées sur des algorithmes de k-clustering sont introduites. Des calculs de benchmarks à l’aide de codes neutroniques permettent de compléter les résultats obtenus, et d’établir une série de recommandations pour le traitement des sections efficaces dans le domaine des résonances non-résolues.