Produire un neutron libre
Pour produire un neutron libre, on projette une particule d’énergie suffisante sur un noyau pour le casser.
Cette particule et ce noyau peuvent être :
– Soit un neutron sur un noyau fissible
C’est ce qui se fait dans un réacteur dans lequel les neutrons issus de la fission servent en partie à casser d’autres noyaux fissibles et sont en partie libérés
Exemple : l’ILL à Grenoble
– Soit un proton (>100 MeV) sur un noyau très lourd
C’est ce qui se fait sur une source de spallation dans laquelle les neutrons surnuméraires des noyaux d’une cible d’éléments lourds sont libérés
Exemple : l’ESS en Suède
– Soit un proton (>qq MeV) sur un noyau plus léger
C’est ce qui se fait sur une source CANS dans laquelle les neutrons sont produits à partir de la réaction nucléaire avec les noyaux d’une cible d’éléments légers et sont libérés
Exemple : ICONE
Modérer un neutron libre
L’énergie d’un neutron libéré du noyau est généralement de l’ordre de quelques MeV.
Pour la réduire à quelques meV (´10-9), il doit collisionner avec des noyaux légers dont l’énergie doit être au moins inférieure à quelques meV.
Ainsi, si A est le rapport de masse entre le noyau et le neutron, le transfert d’énergie du neutron est donné par :
Le trasfert d’énergie en fonction de l’angle de collision est tracé ci-dessous pour différentes valeurs de A .
L’énergie du neutron post-collision est minimale pour θ = 180°, soit :
Plus les noyaux ont une masse proche de celle du neutron (A petit) et plus le refroidissement d’énergie est efficace lors d’une collision.
Pour modérer un neutron, il faudra donc le faire collisionner n fois avec n d’autant plus petit que A est petit.