Etude expérimentale et modélisation Monte Carlo des grandeurs opérationnelles en métrologie des rayonnements ionisants : application à la dosimétrie neutrons par radiophotoluminescence

par Youbba Ould Salem

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christelle Roy.

Soutenue le 09-09-2014

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) , en partenariat avec Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Abdel-Mjid Nourredine.

Le jury était composé de Daniel Husson, Abdellatif Nachab.

Les rapporteurs étaient Francisco Fernandez, Régine Gschwind.

mots clés

• Dosimétrie de l'ambiance
• Dosimétrie personnelle
• Neutrons
• Albédo
• Radioprotection
• Verre phosphate dopé à l’argent
• Radiopholuminescence
• Simulations Monte Carlo
• Neutrons
• Dosimètres
• Rayonnements ionisants -- Mesure
• Monte-Carlo, Méthode de

Résumé

Nous mettons au point un dosimètre passif capable de détecter les neutrons rapides et thermiques, destiné à la fois à la dosimétrie d'ambiance et personnelle. Ce dosimètre détecte les neutrons au moyen de convertisseurs appropriés (polyéthylène et cadmium). Cette étude s'est appuyée sur des simulations Monte Carlo, qui ont aidé à la conception géométrique du dosimètre et au choix des matériaux. La caractérisation expérimentale du dosimètre montre que les réponses à ces neutrons en termes de H*(10) et Hp(10) sont linéaires, avec des seuils de détection de 2 mSv pour les neutrons rapides et de 0, 19 mSv pour les neutrons thermiques. Les dépendances angulaires sont satisfaisantes selon les recommandations de la norme ISO 21909. Un facteur de calibration de (9,5 +- 0,5)x10 puissance -2 mSv.cm2/signal RPL a été obtenu pour les neutrons rapides de la source calibrée de 241Am-Be de l'IPHC. Ce facteur est de (9,7 +- 0,3)x10 puissance-3 mSv.cm2/signal RPL pour les neutrons thermalisés.

mots clés

• Monte Carlo simulations
• Neutrons

Titre traduit

Experimental study and Monte Carlo modeling of operational quantities in metrology of ionizing radiation : application to neutrons dosimetry by radiophotoluminescence

Résumé

We characterize a passive dosimeter capable of measuring both fast and thermal neutrons for ambiant and persona! dosimetry. These neutrons can be detected in a mixed neutron-gamma field with appropriate converters (polyethylene for fast neutrons, cadmium for thermal neutrons). Monte Carlo simulations with MCNPX helped with the geometrical conception of the dosimeter and the choice of materials. The responses of the RPL dosimeter to these neutrons are linear in H*(1 O) and Hp(10) with detection limits of 2 mSv for fast neutrons and 0.19 mSv for thermal neutrons. The angular dependencies are satisfactory according to the ISO 21909 norm. A calibration factor of (9.5 +- 0.5)x10 exponent -2 mSv.cm2/RPL signal is obtained to the fast neutrons of the IPHC's 241 Am-Be calibrator. This factor is (9.7 +- 0.3)x10 exponent -3 mSv.cm2/RPL signal for the thermalized neutrons.