Production des neutrons
Pour produire un neutron libre, une particule possédant une énergie suffisante est projetée sur un noyau afin de le briser et de 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 déclencher une réaction de fission.
Les neutrons produits peuvent provoquer des fissions supplémentaires ou être extraits pour des expériences scientifiques.
Exemple : ILL à Grenoble, France
Un neutron est envoyé sur un noyau fissile afin de déclencher une réaction de fission.
Les neutrons produits peuvent provoquer des fissions supplémentaires ou être extraits pour des expériences scientifiques.
Exemple : ILL à Grenoble, France
🔬 Source de spallation
Un proton de haute énergie (> 100 MeV) frappe un noyau très lourd.
Les neutrons excédentaires présents dans le noyau cible sont alors libérés.
Exemple : ESS en Suède
Un proton de haute énergie (> 100 MeV) frappe un noyau très lourd.
Les neutrons excédentaires présents dans le noyau cible sont alors libérés.
Exemple : ESS en Suède
🔹 Source CANS
Un proton d’une énergie de quelques MeV frappe un noyau plus léger.
La réaction nucléaire produit des neutrons qui sont ensuite libérés.
Exemple : ICONE
Un proton d’une énergie 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 diffusion neutronique,
leur énergie doit être réduite jusqu’à quelques meV,
ce qui correspond à un facteur de réduction énergétique proche de 10⁹.
Cette réduction d’énergie est obtenue grâce à des collisions successives avec des noyaux légers dont l’énergie thermique propre 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 des masses
ainsi que de l’angle de collision.
θ = 180°
Le transfert d’énergie est maximal.
L’énergie du neutron après collision atteint sa valeur minimale.
Le transfert d’énergie est maximal.
L’énergie du neutron après collision atteint sa valeur minimale.
Faible valeur de A
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 réduction rapide de l’énergie des neutrons grâce à des collisions successives.
Hydrogène
Deutérium
Carbone
Matériaux modérateurs
Pour modérer un neutron, un nombre de collisions n est nécessaire.
Ce nombre diminue lorsque le rapport de masse A diminue.