Résumé

La méthode de mesure de référence du débit d’émission de sources neutroniques se fonde sur la technique du bain de manganèse. Elle est destinée à étalonner des sources de neutrons utilisant des radionucléides, en termes de débit d’émission neutronique sous 4p sr. La source à mesurer est immergée dans une solution de sulfate de manganèse et les neutrons émis sont capturés par les constituants du bain. Dans une configuration classique, environ la moitié de ces neutrons conduisent à la création de 56Mn par réaction (n, γ) sur du 55Mn. Le radionucléide 56Mn a une période radioactive d’environ 2,6 h et le bain de manganèse atteint son activité de saturation en 56Mn quand le nombre d’atomes radioactifs créés par unité de temps devient égal au nombre d’atomes se désintégrant pendant ce même temps. Le débit d’émission de la source peut alors être déduit de l’activité de 56Mn de la solution à saturation, via une modélisation ad hoc des réactions nucléaires se produisant dans le bain. Cette installation a été récemment rénovée afin de respecter les règles de sécurité et de radioprotection en vigueur. Cette rénovation a été l’occasion de moderniser et de remettre à niveau les méthodes de mesure et de modélisation du bain et d’entreprendre une étude sur le développement d’un détecteur original pour la mesure directe en ligne de l’activité du manganèse. Ce détecteur est fondé sur la méthode de mesure des coïncidences 4πß-γ. La voie « bêta » est constituée de photomultiplicateurs permettant de détecter l’émission de lumière due à l’effet Tcherenkov et la voie « gamma » utilise un détecteur à scintillateur. L’intérêt de cette méthode de mesure est qu’elle permet d’avoir accès à l’activité du bain sans nécessiter d’étalonnage préalable. Les mesures obtenues avec ce nouveau détecteur ont été comparées à celles données par une méthode primaire présente au laboratoire. Par ailleurs, des modélisations du bain de manganèse ont été effectuées avec trois codes de calcul stochastiques : GEANT4, MCNPX et FLUKA. Cette comparaison a permis d’identifier des disparités entre les résultats de simulation, ainsi que des facteurs d’incertitude liés à la modélisation de l’émission neutronique et au choix des sections efficaces.

Mots clés

sources neutroniques
débit d’émission
bain de manganèse
56mn
geant4
fluka
mcnpx
coïncidences tcherenkov-gamma