Recherche Avancée

Thèse soutenue

Particularités de l'interaction et de la propagation de neutrons à basse énergie dans des milieux nano-dispersés (l'exemple de la nano-poudre de diamant)

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Auteur / Autrice : Aleksandr Nezvanov
Direction : Valery Nesvizhevsky, Valery Artem'ev
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique subatomique et astroparticules
Date : Soutenance le 29/10/2018
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE) en cotutelle avec Université polytechnique de Moscou
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Max von Laue-Paul Langevin (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Konstantin Protassov
Examinateurs / Examinatrices : Ken Holst Andersen, Alexei Bosak, Benoît Clément
Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Dubois, Alexeï Voronin

Résumé

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Le but de cette étude est de développer un modèle quantitatif pour l’interaction et la propagation des neutrons de faible énergie dans les milieux nanodispersés (en utilisant la nanopoudre de diamant comme exemple), qui prend en compte l’influence de la densité moyenne nanodispersée sur les processus de la propagation et la diffusion des neutrons à basse énergie, et les informations sur la structure d'une nanopoudre de diamant.L'urgence du problème à résoudre est due au manque d'informations sur la complétude des concepts des systèmes étudiés, sur les mécanismes d'interaction des neutrons de basse énergie avec les matériaux nanostructurés, sur les caractéristiques des propriétés de la structure des nanodispersés. médias, sur l'évolution des systèmes nanodispersés sous l'influence des rayonnements. Le développement du modèle quantitatif proposé est nécessaire pour l'évaluation qualitative et l'interprétation de diverses données expérimentales. L’élaboration d’un modèle quantitatif et de méthodes de calcul quantitatif de l’interaction et de la propagation des neutrons de faible énergie dans les milieux nanodispersés permettra d’interpréter des données expérimentales indépendantes dans le cadre de concepts unifiés et de réduire considérablement la quantité de paramètres empiriques. interprétation quantitative des résultats expérimentaux.L'auteur recommande d'utiliser le modèle quantitatif proposé et l'ensemble de programmes informatiques conçus pour les estimations qualitatives et quantitatives et l'interprétation de divers résultats expérimentaux, ainsi que pour des calculs quantitatifs préliminaires au stade de la planification de l'expérience.La thèse consiste en une introduction, quatre chapitres, une bibliographie et des conclusions.Le premier chapitre présente les résultats de la recherche sur le niveau de développement technique mondial actuel des nanotechnologies nucléaires. Il est à noter qu’à l’heure actuelle, les nanotechnologies nucléaires sont au stade de la recherche universitaire fondamentale et exploratoire, principalement axée sur l’extraction et l’accumulation de nouvelles connaissances.Le deuxième chapitre propose un modèle pour la propagation des neutrons à faible énergie dans un milieu nanodispersé. Une expression est obtenue pour l'équation de transfert de neutrons dans la forme de diffusion, c'est-à-dire l'équation de type Boltzmann. Les conditions aux limites sont analysées et établies pour l'équation du transfert de neutrons dans l'approximation de diffusion, en tenant compte des processus cohérents et incohérents d'interaction des neutrons avec le matériau. La méthode variationnelle permet une solution analytique de l'équation de transfert pour la fonction de distribution des neutrons dans l'approximation de la diffusion des neutrons aux petits angles par les nanoparticules dans la poudre. Les données expérimentales permettent de développer un modèle de nanopoudre de diamant à utiliser dans les calculs.Le troisième chapitre décrit la conception d'un algorithme de simulation numérique du transfert de neutrons dans une nanopoudre de diamant. Les calculs de modèle de la section efficace pour la diffusion élastique cohérente des neutrons par les nanoparticules sphériques sont effectués: 1) calculs quantiques précis par la méthode de la fonction de phase; 2) calculs dans l'approximation de Born. À titre de référence, nous décrivons brièvement des méthodes standard pour simuler des valeurs aléatoires d'angles de diffusion et des transformations de systèmes de coordonnées dans une méthode de Monte Carlo par ordinateur pour simuler la propagation des neutrons en nanopoudre.Le quatrième chapitre présente les résultats des calculs numériques effectués après le modèle quantitatif suggéré. Les résultats des calculs numériques sont analysés et comparés avec des données expérimentales. La comparaison montre un accord satisfaisant de calculs avec les données d'expériences indépendantes.