25/04/2014 - Ils développent un nouveau détecteur pour mesurer un processus de radioactivité fondamental dans les centrales nucléaires.

Menéame

Enquêteurs Institut de physique corpuscular (IFIC) ont développé un nouveau détecteur pour mesurer la désintégration bêta, l’un des processus de désintégration radioactive qui se produisent dans le noyau atomique. Ce système fournit de nouvelles données pour comprendre les processus produits à l’intérieur d’un réacteur nucléaire.

Testé avec succès dans l’installation finlandaise IGISOL et destiné au futur laboratoire européen de physique nucléaire FAIR, ses applications vont des études sur la structure nucléaire et physique des neutrinos au développement de détecteurs portatifs de manipulation de combustible nucléaire en dehors des traités internationaux.

Le nouveau détecteur développé par groupe de Spectroscopie Gamma et Numériques de l’IFIC (Universitat deValència-CSIC) est appelé DTAS, est fabriqué en verres de Yoduro de sodium (NaI) et a été entièrement conçu au centre de recherche valencien. Contrairement aux détecteurs de Germanio (Ge) utilisés traditionnellement pour mesurer la désintégration bêta, "DTAS fonctionne comme un calorimètre ou spectromètre d’absorption totale," c’est-à-dire qu’il détecte les cascades de rayonnement gamma provenant de ce processus nucléaire et ajoute toute l’énergie, explique Alexandre Algora, chercheur de l’IFIC participant au projet.

Contrairement à d’autres désintégrations radiologiques du noyau atomique, la désintégration bêta émet un spectre d’énergie continue, ce qui, semble-t-il, ferait disparaître une certaine quantité d’énergie dans le processus. Comme cela viole l’une des lois fondamentales de la physique (l’énergie doit être conservée dans tout processus), Wolfgang Pauli a proposé en 1930 l’existence d’une particule qui ne devait pas être détectée, le neutrino. Son existence a été constatée en 1956 à partir de neutrinos provenant d’une centrale nucléaire aux États-Unis, car les procédés produits dans les réacteurs nucléaires génèrent d’abondantes neutrinos.

Le détecteur de l’IFIC agit comme un calorimètre qui ajoute l’énergie des rayons gamma émis immédiatement après le processus bêta, reconstruisant ensuite la probabilité du processus bêta par des outils d’analyse également développés par les chercheurs espagnols.

Selon Algora, ce système permet de travailler avec une efficacité de détection d’environ 100% pour déterminer la probabilité du processus, tandis que l’efficacité des détecteurs de Germanio conventionnels est très faible.

Les chercheurs de l’IFIC viennent de vérifier le fonctionnement de ce nouveau détecteur dans l’installation IGISOL-IV du laboratoire finlandais de Jyvaskyla, en ce qui concerne le ré-stress d’une installation importante pour la physique nucléaire européenne après un processus de rénovation par l’installation d’un nouvel accélérateur de particules (cyclotron). Mais DTAS est prévu pour opérer à FAIR, le nouveau laboratoire européen pour la physique nucléaire qui est en cours de construction à Darmstadt (Allemagne).

Pour Alejandro Algora, en plus de contribuer aux études de structure nucléaire, ce nouveau détecteur permettra d’améliorer les mesures des chercheurs qui se consacrent à la physique des neutrinos, l’un des domaines les plus intéressants en physique ces dernières années. Plusieurs expériences dans le monde entier, dont Double Chooz en France (avec une importante participation espagnole), tentent de découvrir les paramètres qui régissent l’une des dernières caractéristiques de cette splendeur élémentaire qui manque à mesurer, le phénomène connu sous le nom d’oscillation, pour laquelle ce nouveau détecteur peut s’avérer utile.

L’amélioration du système de mesure de la désintégration bêta faciliterait également, selon Algora, le développement de détecteurs de neutrinos portables pour surveiller le combustible utilisé à l’intérieur d’un réacteur nucléaire à une certaine distance, car les neutrinos produits s’échappent de l’intérieur sans pouvoir être arrêtés. L’Agence internationale de l’énergie atomique (IAEA) souhaite développer ce type de détecteurs capables de surveiller les manipulations dans les combustibles nucléaires en dehors des traités internationaux.

Pour plus d’informations:

Alejandro Algora, José Luis Tain. Des chercheurs de l’IFIC responsables du projet.

Téléphone/email.  96 354 3498, - 96 354 3497, algora@ific.uv.es , tain@ific.uv.es

https://www.jyu.fi/fysiikka/en/research/accelerator/anews/newsletter.pdf

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