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 ...
Publié le : samedi 24 septembre 2011
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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 dénergie par fission dans un Réacteur 235 238239 241 nucléaire à Eau Pressurisée classique (REP) : lU, lU, 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 dun réacteur nucléaire, mais aussi le burnup de son combustible. LAgence Internationale à lEnergie Atomique (AIEA) a demandé à ses états membres détudier si la mesure du spectre des antineutrinos pourrait permettre de détecter lusage dun réacteur nucléaire à des fins non civiles. Lavantage 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 lextérieur de son enceinte. Stage : Il est proposé lors de ce stage détudier la possibilité de distinguer, grâce à la détection des antineutrinos 235 produits, lutilisation dun combustible classique à base dUranium enrichi à environ 3% dU de celle 232 233 dun 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 dun réacteur de type CANDU. Pouvoir distinguer le type de combustible dun réacteur nucléaire pourrait constituer un atout pour lAIEA qui peut alors vérifier que le combustible neuf nest 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 dun REP-N4 ainsi quune simulation de canal de réacteur CANDU ont déjà été développés dans le groupe daccueil de ce stage à laide 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 dévolution qui permet de calculer la composition isotopique du combustible au cours du temps. Il sagira dinclure dans les simulations existantes lutilisation de ces nouveaux combustibles, et détudier 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 dun combustible classique pour ces deux types de réacteur. En parallèle, le groupe participe au développement dun détecteur dantineutrinos dédié à la physique appliquée des antineutrinos des réacteurs ; Nucifer. Le laboratoire a la responsabilité du développement et de la construction dun détecteur de muons cosmiques qui servira de véto au détecteur cible de Nucifer. Létudiant aura donc lopportunité, sil le souhaite, de sinitier à la détection des particules en participant aux tests expérimentaux que léquipe 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 décole dingénieur ou en Master 2 universitaire dont la spécialité est reliée à lénergie nucléaire. Il est souhaité que létudiant possède dores et déjà quelques bases de programmation en langage C++. Les connaissances acquises durant le stage (physique nucléaire, fonctionnement dun réacteur, neutronique, méthode Monte-Carlo) permettront à létudiant de valoriser son travail dans lindustrie ou dans un laboratoire de recherche. Létudiant peut, sil le désire, ajouter une composante instrumentale à son stage en participant au développement du détecteur véto à muons cosmiques de lexpérience 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
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