Production d’un neutron
Pour produire un neutron libre, il faut projeter une particule possédant une énergie suffisante sur un noyau afin de provoquer sa rupture et libérer des neutrons.
La production de neutrons repose principalement sur trois types de sources :
les réacteurs nucléaires, les sources de spallation et les sources CANS.
Produire un neutron libre
⚛ Réacteur nucléaire
Un neutron est envoyé sur un noyau fissile afin de provoquer une réaction de fission.
Les neutrons produits peuvent à leur tour provoquer de nouvelles fissions ou être extraits pour des expériences scientifiques.
Exemple : ILL à Grenoble
Un neutron est envoyé sur un noyau fissile afin de provoquer une réaction de fission.
Les neutrons produits peuvent à leur tour provoquer de nouvelles fissions ou être extraits pour des expériences scientifiques.
Exemple : ILL à Grenoble
🔬 Source de spallation
Un proton de haute énergie (> 100 MeV) frappe un noyau très lourd.
Les neutrons excédentaires du noyau cible sont alors expulsés.
Exemple : ESS en Suède
Un proton de haute énergie (> 100 MeV) frappe un noyau très lourd.
Les neutrons excédentaires du noyau cible sont alors expulsés.
Exemple : ESS en Suède
🔹 Source CANS
Un proton de quelques MeV frappe un noyau plus léger.
La réaction nucléaire produit des neutrons qui sont ensuite libérés.
Exemple : ICONE
Un proton de quelques MeV frappe un noyau plus léger.
La réaction nucléaire produit des neutrons qui sont ensuite libérés.
Exemple : ICONE
Modérer un neutron libre
Lorsqu’un neutron est libéré d’un noyau, son énergie est généralement de l’ordre de quelques MeV.
Pour obtenir des neutrons adaptés aux expériences de neutronique,
il faut réduire leur énergie jusqu’à quelques meV,
soit une diminution d’un facteur proche de 10⁹.
Cette diminution d’énergie est obtenue grâce à des collisions successives avec des noyaux légers dont l’énergie est suffisamment faible.
Transfert d’énergie lors d’une collision
Lorsqu’un neutron entre en collision avec un noyau, une partie de son énergie cinétique est transférée au noyau.
Si A représente le rapport entre la masse du noyau
cible et celle du neutron, le transfert d’énergie dépend du rapport
de masse et de l’angle de collision.
θ = 180°
Le transfert d’énergie est maximal.
L’énergie du neutron après collision devient minimale.
Le transfert d’énergie est maximal.
L’énergie du neutron après collision devient minimale.
A faible
Lorsque la masse du noyau est proche de celle du neutron, le refroidissement énergétique est plus efficace.
Lorsque la masse du noyau est proche de celle du neutron, le refroidissement énergétique est plus efficace.
Choix du modérateur
Les noyaux légers permettent donc une diminution rapide de l’énergie du neutron lors des collisions successives.
Hydrogène
Deutérium
Carbone
Matériaux modérateurs
Pour modérer un neutron, il faut réaliser un nombre de collisions
n, d’autant plus faible que le rapport de masse
A est petit.