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Conception et validation expérimentale de nouveaux détecteurs OSL/FO adaptés à une dosimétrie neutronique en ligne pour l'assainissement-démantèlement et le post-accidentel

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs Fibres Optiques

École d'ingénieur ou université, options optique, instrumentation

01-10-2021

SL-DRT-21-0771

sylvain.magne@cea.fr

Dans le contexte de l'assainissement et démantèlement (A&D) d'infrastructures nucléaires, l'Institut LIST (CEA/Saclay) a développé un dispositif de dosimétrie photon en ligne et à distance par OSL (optically stimulated luminescence) couplée par fibre optique, validé sur certains chantiers de démantèlement (Marcoule, Cadarache). Les sondes OSL/FO miniaturisées permettent de réaliser des investigations radiologiques dans des zones difficiles d'accès, en complément des détecteurs conventionnels (caméra gamma, GM, CZT, etc.). Les opérateurs expriment le besoin d'une dosimétrie neutronique en ligne pour la filière plutonium mais aussi pour la gestion du post-accidentel nécessitant un effort de recherche important sur la sonde. Dans un premier temps, une analyse documentaire (publications, brevets) sera menée puis deux conceptions distinctes de capteurs seront étudiées au LIST/DM2I (SAC) et au DER (CAD) par codes Monte-Carlo (MCNP, TRIPOLI-4), adaptées respectivement à la détection de neutrons rapides et thermiques. Des cristaux commerciaux ou réalisés spécialement pour le projet sont envisagés pour la détection neutronique thermique. Un procédé de discrimination gamma/neutron sera également étudié en raison de l'omniprésence du rayonnement photonique, probablement par compensation via deux détecteurs de sensibilités complémentaires. Puis une première série de détecteurs sera élaborée sur la base des simulations et testée sous flux neutronique et sous rayonnement photonique à différentes énergies (à l'aide des unités de lecture OSL/FO existantes au DM2I/SAC). Diverses sources de neutrons pourront être utilisées au DM2I (SAPHIR), au DER ou à IRSN/CAD (AMANDE). Le retour d'expérience permettra de statuer sur leurs performances de détection et sur la capacité à séparer les deux contributions de rayonnement. Il servira à concevoir et réaliser une seconde série de détecteurs qui sera finalement testée en mode commun (neutron, photon) pour valider leur usage sur le terrain. Le candidat sera incité à publier et communiquer au plus tôt sur les résultats obtenus, après dépôt éventuel de brevet(s) et en amont de la rédaction de son mémoire de thèse.

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