Etude du potentiel de la détection des antineutrinos pour la surveillance des réacteurs nucléaires à des fins de luttte contre la prolifération

par Sandrine Cormon

Thèse de doctorat en Constituants élémentaires et physique théorique, Physique nucléaire

Sous la direction de Jacques Martino et de Muriel Fallot.

Soutenue en 2012

à Nantes , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ces dernières années, la physique des neutrinos a présenté de nouvelles perspectives de physique appliquée. En effet, les antineutrinos (ne) émis par une centrale nucléaire dépendent du combustible : leur détection constituerait donc une sonde permettant de déterminer la composition isotopique du coeur. L’Agence Internationale de l’Énergie Atomique (AIEA) a montré son intérêt pour le potentiel de cette détection comme nouvel outil au profit de son département des Garanties et a créé un groupe de travail ad hoc dédié. Notre objectif est de déterminer le degré de précision d’une part atteint par la détection des ne et d’autre part requis pour être utile à l’AIEA et d’en déduire les performances requises pour un détecteur de l’ordre du m3. Nous présentons d’abord la physique sur laquelle repose notre étude de faisabilité : les neutrinos, la décroissance b des produits de fission (PF) et leur conversion en spectre d’ne. Nous présentons ensuite nos outils de simulation : le code MCNP Utility for Reactor Evolution (MURE) développé au sein de l’IN2P3 initialement pour étudier les réacteurs de Génération IV. Grâce au code MURE couplé aux bases de données nucléaires, nous construisons les spectres d’ne en sommant les contributions des PF. Cette méthode est la seule qui permette de calculer les spectres d’ne associés à des réacteurs du futur : nous présentons les prédictions de spectres pour des combustibles innovants. Nous calculons ensuite l’émission en ne associée à différents concepts de réacteurs actuels et futurs, dans le but de déterminer la sensibilité de la sonde ne à différents scénarios de détournement en tenant compte des contraintes imposées par la neutronique.

  • Titre traduit

    Study of the prospective usefulness of the detection of antineutrinos to monitor nuclear power plants for non proliferation purpose


  • Résumé

    The field of applied neutrino physics has shown new developments in the last decade. Indeed, the antineutrinos (ne) emitted by a nuclear power plant depend on the composition of the fuel : thus their detection could be exploited for determining the isotopic composition of the reactor fuel. The International Atomic Energy Agency (IAEA) has expressed its interest in the potentialities of this detection as a new safeguard tool and has created an Ad Hoc working group devoted to this study. Our aim is to determine on the one hand, the current sensitivity reached with the ne detection and on the other hand, the sensitivity required to be useful to the IAEA and then we deduce the required performances required for a cubic meter detector. We will first present the physics on which our feasibility study relies : the neutrinos, the b-decay of the fission products (FP) and their conversion into ne spectra. We will then present our simulation tools : we use a package called MCNP Utility for Reactor Evolution (MURE), initially developed by CNRS/IN2P3 labs to study Generation IV reactors. Thanks to MURE coupled with nuclear data bases, we build the ne spectra by summing the FP contributions. The method is the only one that allows the ne spectra calculations associated to future reactors : we will present the predicted spectra for various innovative fuels. We then calculate the emitted ne associated to various concepts of current and future nuclear reactors in order to determine the sensitivity of the ne probe to various diversion scenarios, taking neutronics into account. The reactor studied are CANadian DeUterium, Pebble Bed Reactor and Fast Breeder Reactor.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (198 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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