Le LNE-IRSN dispose de deux sources radioactives de référence (252Cf et 241Am-Be) dont le débit d’émission neutronique a été initialement déterminé par la méthode du bain de manganèse au LNE-LNHB. Ces sources constituent la référence primaire du LNE-IRSN en matière de débit de fluence et de grandeurs dosimétriques associées. L’objectif du projet est de proposer une méthodologie à mettre en œuvre pour pouvoir justifier de la correction à appliquer à la décroissance du débit d’émission au cours du temps en prenant en compte la présence de 250Cf pour les sources de 252Cf ou d’une modification interne dans le cas des sources de 241Am-Be, ce qui n’est pas le cas aujourd’hui.
Objectifs
Pouvoir justifier de la correction à appliquer à la décroissance du débit d’émission pour tenir compte de la présence de 250Cf pour les sources de 252Cf ou d’une modification interne dans le cas des sources de 241Am-Be.
Assurer une meilleure évaluation de l’incertitude ainsi que la traçabilité au SI.
Répondre au besoin de suivi des sources de 252Cf et de 241Am-Be mentionné dans la norme ISO 8529.
Résumé et premiers résultats
Le LNE-IRSN assure, pour le compte du LNE, les références françaises pour le débit de fluence neutronique et les grandeurs dosimétriques associées. Ces références sont principalement assurées par deux sources de neutrons : une source de 252Cf et une source de 241Am-Be. Ces sources sont étalonnées en débit d’émission au LNE-LNHB auprès du dispositif dit du « bain de manganèse ». L’activité de ces sources diminue avec le temps en suivant, en première approche, la demi-vie de ses isotopes principaux (252Cf et 241Am). Cependant, la présence d’isotopes et le vieillissement des sources impliquent une décroissance radioactive légèrement différente de celle de ses isotopes principaux et des différences significatives peuvent apparaître après plusieurs années. Des dispositions spécifiques sont prisent pour tenir compte de ces modifications et assurer les références. La méthode actuelle de raccordement sur une autre source avec une sonde de contrôle (LB6411) pose la question du raccordement à la référence initiale et à l’équivalence des spectres neutroniques.
Un ré-étalonnage au LNHB serait possible mais nécessiterait un déplacement physique des sources tous les 5 ans ce qui est peu envisageable de par la lourdeur et le coût de cette opération. Aussi, aucune solution actuelle n’est pleinement satisfaisante pour le LNE-IRSN. En parallèle, les scintillateurs sont des étalons secondaires étalonnés par la technique dite « du temps de vol » sur un champ de neutron de référence. Cette opération complexe a généralement lieu à la PTB (Allemagne). Or les scintillateurs peuvent voir leur réponse évoluer au cours du temps. Ces modifications peuvent être difficiles à observer et plus encore à quantifier. Aussi, la vérification sur site de la validité de ces étalons secondaires est également souhaitable.
Une nouvelle méthodologie utilisant les nouvelles possibilités offertes par les acquisitions numériques du marché est proposée. Cette méthodologie permettra de déterminer, sur site, la décroissance radioactive des deux sources en utilisant quatre détecteurs de type « scintillateurs » et ainsi d’appliquer une correction adéquate au débit d’émission neutron.
A terme, la méthodologie proposée permettra ainsi de vérifier, par croisement d’informations, la validité des réponses des quatre scintillateurs du LNE-IRSN et de déterminer la décroissance des sources de référence. En effet, la modification d’une des fonctions réponses d’un scintillateur sera identifiable via la méthode dite « du temps de vol du neutron ». Pour les sources, une variation d’activité pourra être identifiée par les scintillateurs.
Ce faisant, la traçabilité au SI sera simplifiée et améliorée. Les laboratoires ou les industriels disposant de sources et/ou de détecteurs similaires pourront bénéficier directement de ce travail au travers de prestations de service ou de transfert de technologie.
Impacts scientifiques et industriels
Mise en œuvre de la référence, nouvelles capacités de mesures
La méthodologie proposée doit permettre de suivre la décroissance du débit d’émission des sources du LNE-IRSN. Directement, en cas de signature expérimentale, ou indirectement, à partir du suivi de la décroissance de la source, la méthodologie permettra de déterminer le rapport 250Cf/252Cf. En cas d’identification d’une signature expérimentale, le dispositif expérimental sera susceptible d’être utilisé pour déterminer ce rapport pour d’autres sources du même type.
La méthodologie proposée permettra également de mesurer les distributions en énergie de la fluence des sources de 241Am-Be sur la gamme de mesures des scintillateurs et d’assurer une intercomparaison dans la limite des performances du montage expérimental.
Transfert et bénéfice pour l’industrie
A terme, il sera possible de réaliser des étalonnages de sources neutrons sur site. La méthodologie pourrait être appliquée pour déterminer partiellement (ou pour vérifier) la réponse en lumière de scintillateurs.
Impact sur la normalisation
La norme ISO 8529 pourrait proposer, dans une future révision, la méthodologie proposée dans cette fiche comme une alternative aux autres possibilités (appareil de transfert, étalonnage au banc de manganèse, etc.).