Soutenance de thèse de doctorat : Etude métrologique de la forme des spectres bêta et validation expérimentale des modèles théoriques

Les travaux de recherche réalisés dans le cadre de cette thèse ont été menés au sein du laboratoire de mesure de l’activité du Laboratoire National Henri Becquerel (LNE-LNHB). Ils ont pour objectif d’améliorer la connaissance sur la forme des spectres bêta, notamment par la mise en œuvre d’un dispositif expérimental dédié (spectromètre bêta 4π sr). La nécessité d’avoir une connaissance précise de la forme des spectres bêta est motivée par de multiples applications (calcul des spectres résiduels des réacteurs nucléaires, gestions des déchets radioactifs, médecine nucléaire…).

Depuis les années 1970, la forme des spectres bêta n’a été étudiée que de manière très limitée. Différents utilisateurs manifestent un intérêt de plus en plus grand en métrologie des rayonnements ionisants et en médecine nucléaire, ainsi que pour le calcul de la puissance résiduelle des réacteurs nucléaires et pour certains sujets de physique fondamentale. Les bases de données actuelles sont incomplètes et manquent de précision pour satisfaire leurs besoins. Cette thèse vise à développer un dispositif expérimental dédié à l’étude précise des spectres bêta. Un spectromètre bêta a été développé à partir de deux détecteurs silicium et d’une source radioactive placée en leur centre, et a été optimisé pour obtenir un angle solide de détection aussi proche que possible de 4π sr. Différentes techniques de préparation de source ont été étudiées et leur influence sur la forme du spectre bêta a été quantifiée.

Le dispositif a été caractérisé par les pics des électrons de conversion émis lors des désintégrations du ¹⁰⁹Cd et du ²⁰⁷Bi, et les spectres bêta issus des désintégrations du ¹⁴C, du ³⁶Cl, du ⁹⁹Tc et du ²⁰⁴Tl ont été étudiés. Les spectres mesurés présentent encore des déformations incompatibles avec la précision recherchée, malgré nos efforts pour les minimiser. Une méthode de déconvolution spectrale a été développée pour corriger ces déformations en s’appuyant sur le code de simulation Monte Carlo Penelope. La fonction réponse du système de détection a été construite à l’aide de simulations mono-énergétiques et les spectres mesurés ont été déconvolués grâce à la méthode d’inversion matricielle. Les spectres ainsi déterminés ont été comparés à des spectres très précis mesurés par calorimétrie métallique magnétique et un excellent accord a été mis en évidence dans la gamme de mesure commune. Les facteurs de forme expérimentaux ont été extraits pour les spectres du ¹⁴C, du ⁹⁹Tc et du ²⁰⁴Tl et ont été comparés avec les résultats disponibles dans la littérature.

Date : vendredi 25 septembre à 10h30

Lieu : Digiteo - Saclay

L’accueil en salle étant impossible compte tenu du contexte sanitaire, toute personne souhaitant assister à la soutenance de thèse est priée de contacter le LNE préalablement.