THESE 2009 M.FALLOT
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Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées Unité Mixte de Recherche 6457 École des Mines de Nantes - IN2P3/CNRS - Université de Nantes PROPOSITION DE SUJET DE MASTER 2 Nom du responsable et intitulé du laboratoire d'accueil : Jacques Martino – Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies associées - SUBATECH Adresse : 4 rue Alfred Kastler – La Chantrerie – BP 20722 – 44307 NANTES CEDEX 3 Nom, prénom et grade du responsable du stage : Muriel Fallot Téléphone : 02.51.85.84.15 Télécopie : 02.51.85.84.79 Email : muriel.fallot@subatech.in2p3.fr, Composition de l'équipe : V.M. Bui, M. Fallot, L. Giot et F. Yermia Sujet : Etude de la capacité des antineutrinos à distinguer différents types de combustible dans des réacteurs de type REP et CANDU Contexte général : Quatre noyaux contribuent principalement à la production d’énergie par fission dans un Réacteur 235 238 239 241nucléaire à Eau Pressurisée classique (REP) : l’ U, l’ U, le Pu et le Pu qui ont des distributions de produits de fission différentes. Ces produits de fission émettent des antineutrinos lors de leur décroissance β. Par conséquent, le flux et la forme du spectre en énergie des antineutrinos émis dans un réacteur dépendent du noyau qui a fissionné et de la composition isotopique de départ du combustible. Cette propriété pourrait être utilisée pour mesurer la puissance thermique globale d’un réacteur nucléaire, mais aussi ...
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Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées Unité Mixte de Recherche 6457 École des Mines de Nantes - IN2P3/CNRS - Université de NantesPROPOSITION DE SUJET DE MASTER 2 Nom du responsable et intitulé du laboratoire d'accueil :Jacques Martino – Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies associées - SUBATECH Adresse :4 rue Alfred Kastler – La Chantrerie – BP 20722 – 44307 NANTES CEDEX 3 Nom, prénom et grade du responsable du stage : Muriel Fallot Téléphone :02.51.85.84.15 Télécopie : 02.51.85.84.79Email :muriel.fallot@subatech.in2p3.fr,Composition de l'équipe : V.M. Bui, M. Fallot, L. Giot et F. Yermia Sujet : Etude de la capacité des antineutrinos à distinguer différents types de combustible dans des réacteurs de type REP et CANDU Contexte général : Quatre noyaux contribuent principalement à la production dénergie par fission dans un Réacteur 235 238239 241 nucléaire à Eau Pressurisée classique (REP) : lU, lU, lePu et lePu qui ont des distributions de produits de fission différentes. Ces produits de fission émettent des antineutrinos lors de leur décroissance β. Par conséquent, le flux et la forme du spectre en énergie des antineutrinos émis dans un réacteur dépendent du noyau qui a fissionné et de la composition isotopique de départ du combustible. Cette propriété pourrait être utilisée pour mesurer la puissance thermique globale dun réacteur nucléaire, mais aussi le burnup de son combustible. LAgence Internationale à lEnergie Atomique (AIEA) a demandé à ses états membres détudier si la mesure du spectre des antineutrinos pourrait permettre de détecter lusage dun réacteur nucléaire à des fins non civiles. Lavantage des antineutrinos est de fournir une méthode non-intrusive grâce à leur faculté de traverser de grandes quantités de matière sans interagir et donc une image globale du cœur du réacteur à lextérieur de son enceinte. Stage : Il est proposé lors de ce stage détudier la possibilité de distinguer, grâce à la détection des antineutrinos 235 produits, lutilisation dun combustible classique à base dUranium enrichi à environ 3% dU de celle 232 233 dun autre type de combustible (associé au cycleTh- Uou MOX ou encore contenant des actinides mineurs) dans un réacteur de type REP. Une étude similaire relative à différents types de combustibles sera menée dans le cas dun réacteur de type CANDU. Pouvoir distinguer le type de combustible dun réacteur nucléaire pourrait constituer un atout pour lAIEA qui peut alors vérifier que le combustible neuf nest pas détourné. Certains de ces combustibles font partie des combustibles envisagés dans les réacteurs du futur.Il sera nécessaire pour répondre à la question posée, de simuler des réacteurs de type REP et CANDU fonctionnant avec les différents types de combustibles cités ci-dessus. Une simulation de cœur complet dun REP-N4 ainsi quune simulation de canal de réacteur CANDU ont déjà été développés dans le groupe daccueil de ce stage à laide du progiciel MCNP Utility for Reactor Evolution (MURE). Le code MURE, ensemble de routines en C++, est basé sur le code de simulation Monte-Carlo bien connu MCNP, Subatech - École des Mines de Nantes 4, rue Alfred Kastler - La Chantrerie - BP 20722 - 44307 Nantes cedex 3 Tél. 02 51 85 81 00 - Fax 02 51 85 84 79 – http://www-subatech.in2p3.fr
Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées Unité Mixte de Recherche 6457 École des Mines de Nantes - IN2P3/CNRS - Université de Nantescouplé à un code dévolution qui permet de calculer la composition isotopique du combustible au cours du temps. Il sagira dinclure dans les simulations existantes lutilisation de ces nouveaux combustibles, et détudier la neutronique associée dans chaque cas. Les inventaires de noyaux fissiles et fertiles, ainsi que des produits de fission seront calculés. Les spectres en énergie et les flux des antineutrinos associés seront déduits et comparés à ceux obtenus dans le cas dun combustible classique pour ces deux types de réacteur. En parallèle, le groupe participe au développement dun détecteur dantineutrinos dédié à la physique appliquée des antineutrinos des réacteurs ; Nucifer. Le laboratoire a la responsabilité du développement et de la construction dun détecteur de muons cosmiques qui servira de véto au détecteur cible de Nucifer. Létudiant aura donc lopportunité, sil le souhaite, de sinitier à la détection des particules en participant aux tests expérimentaux que léquipe effectuera au moment du stage sur des sous-ensembles du détecteur véto. Cesujet de ce stage est particulièrement adapté à un étudiant en dernière année décole dingénieur ou en Master 2 universitaire dont la spécialité est reliée à lénergie nucléaire. Il est souhaité que létudiant possède dores et déjà quelques bases de programmation en langage C++. Les connaissances acquises durant le stage (physique nucléaire, fonctionnement dun réacteur, neutronique, méthode Monte-Carlo) permettront à létudiant de valoriser son travail dans lindustrie ou dans un laboratoire de recherche. Létudiant peut, sil le désire, ajouter une composante instrumentale à son stage en participant au développement du détecteur véto à muons cosmiques de lexpérience Nucifer. Ce stage ne donnera pas lieu à une thèse.
Subatech - École des Mines de Nantes 4, rue Alfred Kastler - La Chantrerie - BP 20722 - 44307 Nantes cedex 3 Tél. 02 51 85 81 00 - Fax 02 51 85 84 79 – http://www-subatech.in2p3.fr
