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Caractérisation de cibles expérimentales

1. Na 132 109 0 45 DRE 12 03 12 03 42 5 893 102 12 112 10 32 011 7 A 12 98 24 53 7 228 5 CO 40 1 10 1 2 7 A 106 133 092 EUR 58 246 9 15 24 18 I 11 6 10 5 1 9 22 12 2 UE 628 896 44 AU 1 4 u Vis externe casserole Inox Spectrom trie Simulation Spectrom trie Radio Simulation isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport su produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 108 144 O11 EE 086 247 0 27 0 94 10203 096 1 Ei 0 81 99 9 13 164 019 062 100 35 0 62 1510 6 716 138 018 211 1505 0 32 66 Ligne d ionisation W Radio __ Simulation __ Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA pappor rad LL roduits 0 s J p Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 3 6 34 8 3 2 Go 1668 soo 106 56 o6 157 621 975 13700 12 300 A Ba 482 232 13 JEU 145 5 ot Qt 3 99 114 083 n 0 029 Ecran casserole amont Inox Radio __ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Pappor e e produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Na 3 9 1400 12 8 18 0 99 13 27 0 13 1100 462 40 F 1233 185 2 LL 154 59 2 0 S Ecran casserole
2. Figure 24 Explication de la contribution de deux raies d mission l activit d un seul pic Si la r solution du d tecteur est sup rieure 1 KeV les deux pics ne seront pas diff renci s et le fit qui sert calculer math matiquement l aire contenue sous le pic c est dire le nombre de coups se fera comme si il y avait un seul gros pic Le nombre de coups compris sous les pics 1 et 2 seront additionn s Ainsi pour le calcul d activit de chacune des raies le logiciel attribuera la totalit de la surface du fit la fois au pic 1 et 2 Il en r sultera une activit de la raie 1 sup rieure aux autres raies du radio l ment 1 et de m me pour la raie 2 31 La correction sera faite par GENIE2000 lors du calcul de l activit moyenne pond r e Si l inhomog n it d activit ne d coule pas de ce ph nom ne il faudra chercher une autre raison Pour cela on pourra v rifier que le fit du pic est correct et l am liorer si besoin est Ensuite dans le cas ou l on ne retrouve pas la totalit des raies d un radio l ment dans le spectre on v rifiera que ce sont bien celles ayant les plus fortes intensit s d mission qui sont d tect es Dans le cas contraire cela cache peut tre le fait que ce radio l ment n est pas pr sent et que les raies qui lui ont t attribu es par GENIE2000 sont bel et bien pr sentes mais appartenant un autre radio l ment Enfin en d terminant la provenance des
3. 22 Volume d tecteur Amplificateur Logiciel de spectrom trie SOURCE 4 ADC Pr amplificateur L nergie du rayonnement est totalement absorb e par le volume d tecteur m me suite diverses interactions Cet v nement va donner lieu au pic d absorption totale L nergie nest pas totalement d pos e dans le volume d tecteur car il y a nn chappement d un rayonnement diffus Ce ph nom ne cr e le fond continu L nergie n est pas du tout d pos e dans le volume d tecteur Le rayonnement n est pas pris en compte Figure 16 Sch ma du principe de la spectrom trie y Le spectre obtenu traduit les diff rentes interactions l mentaires du rayonnement dans le d tecteur Nombre de coups Energie PIC D ABSORPTION TOTALE Figure 17 Spectre obtenu pour un type de rayonnement 23 Le pic d absorption totale est principalement form par l absorption photo lectrique La diffusion Compton contribue la formation de ce pic dans le seul cas o le photon diffus reste l int rieur du volume d tecteur Le pic d absorption totale est la seule partie int ressante du spectre car c est lui qui caract rise le radio l ment metteur du rayonnement Le fond continu lui constitue un ph nom ne parasite qui peut masquer d autres pics d absorption totale Il est form principalement par la diffusion Compton 2 Acquisition d un spectre On cherchera avec la distance source
4. Co 60 gt x Rh 102 Q Eu 150 10N 20N 30N 40N Th orie Nombre de particules simul es 20 On remarque alors que les d viations relatives baissent avec l augmentation du nombre de particules simul es On constate aussi l apparition d un nouveau radio l ment dans le listing des isotopes produits Eu Ceci s explique par le fait que la statistique ayant t augment e on a plus de chance gt de voir les l ments tr s faiblement produits Cependant sa d viation relative reste tr s importante 99 Il faudrait encore augmenter le nombre de particules simul es pour pr ciser le r sultat mais nous sommes toujours limit s par le temps de calcul titre informatif le temps n cessaire au calcul des 40 fichiers est de l ordre de quelques jours 1 On constate aussi que la baisse des d viations relatives ne suit pas exactement la th orie du SR N Ceci est d un probl me de statistique En effet la th orie se base sur une statistique tr s lev e or dans notre cas on effectue le calcul sur de petits chantillons qui ne pr sentent donc qu une faible activit de chaque isotope cr e Si on effectue le calcul sur un plus gros volume la statistique serait meilleure pour chaque isotope et donc la courbe plus proche de la statistique la fin du calcul FLUKA nous d livre un fichier output pour chaque fichier calcul Celui ci contient la liste des radio l ments cr es et
5. 10 cm de la cible 81 Nb Cible 81 Nb Simulation Mesure Rapport USv h uSv h a A B ma o tt f c ms 50 Joos D is w 0 On remarque que les r sultats de simulation correspondent tr s bien aux r sultats de mesure Cependant on prendra soin de v rifier de nouveau cette coh rence sur d autres cibles avant que cette m thode ne soit appliqu e en routine pour le contr le syst matique de la validit de FLUKA 2 Comparaison des sections efficaces Gr ce au programme FLUKA on peut calculer des valeurs de section efficace de production de radio l ments par des protons selon leur nergie sur diff rents mat riaux Nous allons donc simuler avec FLUKA une g om trie d irradiation simple pour effectuer ces calculs Cet essai a pour but de d montrer la cr dibilit g n rale des r sultats apport s par FLUKA et ainsi constituer un point d appui suppl mentaire dans la validation de la m thode par code de calcul Nous prendrons comme base de comparaison les r sultats de mesure de section efficace obtenus exp rimentalement par une quipe de l ITEP Institute for Theoretical and Experimental Physics 3 2 1 G om trie d irradiation Le choix de la g om trie d irradiation sest bas sur celle mise en uvre par l quipe de l ITEP pour la mesure physique des sections efficaces Cette g om trie est facilement reproductible par mod lisation tant donn qu elle est tr s simple On prendra com
6. d chets de faible et moyenne activit en provenance des centrales nucl aires de la m decine de l industrie et bien s r de la recherche 12 2 1 Projet de stockage des d chets radioactifs Face l accumulation des d chets radioactifs la Suisse a opt pour le stockage d finitif en profondeur La particularit de ce stockage est qu il sera toujours de type g ologique et ce pour n importe quel d chet radioactif Ainsi les d chets de haute et moyenne activit vie longue combustible irradi et d chets de retraitement seront stock s dans les couches g ologiques profondes avec acc s par un tunnel vertical En ce qui concerne les d chets de faible et moyenne activit le cas de nos cibles ils seront eux stock s dans des anciennes mines Le site de Wellenberg dans le canton de Nidwald avait t retenu mais suite au r sultat n gatif du r f rendum cantonal en Septembre 2002 le projet n a pas pu aboutir Il n y a donc ce jour aucun site d fini pour le stockage de ce type de d chets La Suisse a opt pour une solution d entreposage provisoire en attendant de r soudre la probl matique du stockage d finitif en profondeur En effet depuis 1992 le BZL BunderZwischenLager Entrep t f d ral de d chets radioactifs est en service sur l aire est de l Institut Paul Scherrer PSI qui en est le r gisseur pour le compte de l Office F d ral de la Sant Publique L bas sont r colt s et ent
7. mbarn Be SN 5 35 __ 0 571 0 08 4 0 4 0 03 8 75 6 21 1 4 0 11 8 1 0 5 0 04 m o fa m ESS 68 Cu 5 fichiers de 1 057 protons de 1 2 GeV Radio Simulation Exp rimentation Simulation Exp rimentation isotopes Section Section Erreur Rapport Erreur Erreur produits efficace efficace relative absolue mbarn mbarn mbarn Cli m 0 359 0 332 1 4 9 87 6 99 0 39 7 13 0 03 1 3 2 08 4 81 4 23 4 98 0 21 os 227 705 o7s 7o 005 mas 0360 2361 021 2771 006 Ea 187 605 091 715 006 Dos s21 3263 435 3268 142 6 7 0 221 12 67 3 46 14 33 0 50 mo Cafe Le 69 Fe 5 fichiers de 1 057 protons de 2 6 GeV Radio Simulation Exp rimentation Simulation Exp rimentation isotopes Section Section Erreur Rapport Erreur Erreur produits efficace efficace relative absolue mbarn mbarn mbarn Be 23 7 18 8 5 0 69 8 81 0 06 a os ss s9 so s91 027 0 9 32 8 8 23 1 27 8 28 0 10 70 Nb 5 fichiers de 1 057 protons de 2 6 GeV Radio Simulation Exp rimentation Simulation Exp rimentation isotopes Section Section Erreur Rapport Erreur Erreur produits efficace efficace relative absolue mbarn mbarn mbarn Be SCI i m 42K 10 11 orse m ir os 0o09 1047 002 466 Sc i mtg Co i m g Sc m g Co i m g Zn i m 12 Ns NI D
8. m E CEY instn Master 2 de Radioprotection S 2004 2005 Aur lie Epely Ma tre de stage Avril Septembre 2005 M Thomas Otto Remerciements En premier lieu mes remerciements s adressent l Organisation Europ enne pour la Recherche Nucl aire qui a accept de m accueillir afin d effectuer mon stage de fin d tudes Je remercie galement d avance Messieurs Jacques Balosso et Patrick Fracas qui en tant que rapporteurs auront l amabilit de consacrer une partie de leur temps la lecture de ce travail Merci mon ma tre de stage Monsieur Thomas Otto de m avoir confi ce travail des plus captivant L autonomie et en m me temps le suivi dont j ai b n fici m ont permis de mener cette tude sous un angle tr s int ressant J ai ainsi pu d couvrir le monde de la recherche et approfondir mes connaissances sur de nombreux points ce qui m a apport beaucoup de satisfaction Je remercie aussi le personnel de spectrom trie pour leur aide et leurs explications Je n oublie pas bien s r l quipe du service de dosim trie pour leur amabilit et surtout leur bonne humeur quotidienne INFO ON a al 3 Pr sentation SS I A RA ec een ne 4 SIN PAR 4 2 S curit et radioprotection iii krk 5 SPressao d SOLDE sesira da ae aa 6 Slip de lINSAIATIONE era 6 3 2 Description des cibles ISOLDE rns T 2 Vie CES CIDI S ISOL st cie dns sn tte n 9 PTODICHIATIQUES anse ee au te it ba ae 12 1 Risques a
9. 1590 168 1 Type de Bag Activit 143 233 moyenne ponderea 1480 54 Annexe 2 Caract ristiques de cibles Cibles utilis es pour le pr l vement des chantillons 123 CaO 108 Sn 81 Nb Tableau des chantillons DEBIT DE G om trie Temps de DOSE Mat riau d extraction ni sk Irradiation Date de fin d croissance Contac des radios tr 1 0 18p d irradiation au 18 04 05 t 1m isotopes meuk HSv h 1 Extraction 11 Nov i 1999 oi 135 200 Extraction 30 Juin Extraction 28 Ao t La date du 18 04 05 est arbitraire elle est pr sente pour faciliter l inter comparaison des temps de d croissance Le d bit de dose pr sent titre indicatif a t mesur au moment du transfert entre le couloir d irradiation et le lieu d entreposage du CERN 55 Annexe 3 Echantillons tudi s Emplacements a mn i E i 0 qe m p b i A Vis ext rieure casserole Inox Cibles 123 CaO 108 Sn Bouchon Al Cibles 123 CaO 81 Nb Ecran container Mo Cible 108 Sn Fil Ta Cible 123 CaO Bloc chauffage ligne Cu Cibles 123 CaO 108 Sn 81 Nb 56 Ecran casserole Inox Cibles 108 Sn 81 Nb Bloc arriv e courant Cu Cibles 108 Sn 81 Nb Deux vis arriv e courant Inox Cibles 108 Sn et 81 Nb 57 Arriv es courant Inox Cible 81 Nb Arriv e courant mi
10. 22N pa 3 partir du SD on calcul la LD LD 2 SD 4 On va comparer les signaux tudier la LD e Le signal N est sup rieur la LD on calculera normalement l activit associ partir de N avec la formule 1 e Le signal N est inf rieur la LD on calculera la MDA partir de la LD LD MDA 5 EXIXxA 3 2 V rification manuelle de l analyse Le logiciel de spectrom trie GENIE2000 effectue une analyse automatique du spectre enregistr Cependant ce logiciel est plus adapt l tude d chantillons en provenance de l environnement avec un spectre comportant peu de pics c est dire peu de radio l ments En cas de doute sur la coh rence des r sultats obtenus par l analyse automatique on peut effectuer une v rification de mani re manuelle Cependant cette pratique peut devenir tr s laborieuse face des spectres comportant de nombreux pics En effet cette v rification consiste dans un premier temps contr ler que les activit s calcul es pour les diff rents pics d un radio l ment sont homog nes Des diff rences peuvent tre expliqu es par certains ph nom nes L activit d un pic r sulte souvent de la contribution de deux radio l ments poss dant une raie en commun c est dire de la m me nergie ou plus ou moins 1 KeV Nombre de coups sous Nombre le pic 1 de coups Nombre de coups sous le pic 2 Fit prenant en compte les pics 1 et 2 Energie KeV
11. 3 2 Apport de la m thode par simulation On essaiera donc de remplacer les spectrom tries gamma par un code de calcul Pour pouvoir l utiliser il faudra tre s r qu il m ne des r sultats de caract risation radiologique et de calcul d activit coh rents avec la r alit Cependant il faudra garder l esprit que l on effectue ces analyses dans le but d liminer des d chets On ne cherche donc pas une pr cision pouss e sur la valeur de l activit mais plut t sur la composition radiologique des structures analys es On essaiera de d montrer que l inventaire radiologique par simulation n est pas plus impr cis que la m thode par spectrom trie gamma et que cette m thode convient aux limites de pr cision impos es par PSI sur la valeur d activit L utilisation de ce code de calcul va nous apporter diff rents b n fices Tout d abord gr ce cette m thode on pourra s affranchir des examens spectrom triques et donc de toutes les manipulations relatives la pr paration de l l ment analyser pr l vement des l ments transport mesure des dimensions et pes e Ainsi on pourra viter l irradiation de l op rateur de spectrom trie et tous les risques de contamination qu il encoure De plus il n y aura pas la n cessit de placer du personnel d di ces analyses spectrom triques Ensuite cette m thode accordera un gain de temps norme dans la caract risation des structures des cibles analyser
12. De ce fait leur vacuation sera plus rapide ce qui permettra de r duire significativement leur nombre dans le local d entreposage situ au CERN et ainsi baisser l irradiation du personnel intervenant dans celui ci Enfin la caract risation par simulation permettra une estimation de l activit des isotopes difficilement ou non d tectables par analyse spectrom trique metteurs purs et a purs 15 M thodologie de la validation 1 Explication du principe Pour valider de mani re correcte le code de calcul que nous comptons utiliser nous allons appliquer une certaine m thodologie Le principe de base de celle ci sera de mener en parall le et sur les m mes types de structures une tude spectrom trique et une caract risation l aide d un code de calcul Ainsi on pourra comparer un r sultat physique gt mesur partir de l chantillon r el un r sultat calcul partir de la simulation de ce m me chantillon On s assurera ensuite de la coh rence des r sultats obtenus par ces deux m thodes On va ensuite tendre ce raisonnement de multiples chantillons Plus leur nombre sera lev plus on arrivera reconstituer une empreinte radiologique pr cise des diff rents l ments constituant les cibles vacuer De plus ceci permettra de v rifier sur un grand nombre d chantillons la coh rence des r sultats de simulation avec les r sultats spectrom triques 1 1 Pr l v
13. activit MDA l ments Bq g Bq g d tect s 540005 900s 54000s 54000s Zna o3 Jes os 98 4 03 o o On remarque que la MDA des deux l ments d j d tect s a baiss e environ d un facteur 10 De ce fait l incertitude sur le calcul d activit de ces deux l ments a baiss e elle aussi De plus on assiste la d tection d un nouveau radio l ment En effet les MDA ayant baiss es le Co est dor navant d tectable malgr sa faible quantit dans l chantillon Si on augmente encore le temps d acquisition on pourra davantage accentuer la baisse des incertitudes et des MDA et ainsi assister la manifestation d autres radio l ments encore plus faiblement pr sents Cependant la d tection d infimes activit s n a aucun int r t dans notre cas tant donn que nos r sultats demandent une pr cision d un facteur 10 seulement et que leur application reste du domaine de la gestion de d chets De plus le param tre du temps d acquisition est limit par sa faisabilit En effet un temps d acquisition excessivement long devient impossible mettre en uvre si l on poss de un nombre important d chantillons analyser On se contentera donc de temps d acquisition de l ordre de 15h environ une nuit ce qui est largement suffisant pour nos tudes spectrom triques 24 2 1 D tecteurs utilis s On utilise pour l analyse de nos chantillons deux d tecteurs Ge1 Volume sensible de 172 cm ef
14. de Activit de Activit de Isotopes l cran 5 l cran 4 l cran 3 Bq g 1 8 9 Ag 9 29 6 0 Absence de contamination On remarque que l cran 5 pr sente une contamination fix e c est dire r sistante la d contamination pr alable au GIGAPUR 05 tout comme le bouchon en aluminium tudi auparavant On note aussi que de mani re logique celle ci dispara t des crans 4 et 3 En effet prot g s de la contamination par l cran 5 les suivants ne pr sentent que les radio l ments dus leur propre activation On cherchera donc par la suite ne prendre pour chantillon que les crans situ s au dessous de l cran 5 et au mieux l cran 1 afin de s affranchir de la contamination fix e On a tout de m me remarqu que sur les chantillons amonts et avals de la cible 81 une contamination fix e persiste et ce m me en ayant pr lev l cran le plus pr s possible de la parois de la casserole Cependant m me si cette pr caution ne nous permet pas de nous affranchir totalement de la contamination fix e elle permet tout du moins de la r duire de mani re importante On notera aussi que les activit s mesur es en aval sont bien sup rieures celles mesur es en amont Cela peut s expliquer par la direction des protons incidents qui vont cr er des particules ayant le m me sens d avanc e et qui auront tendance aller interagir avec la paroi avale de la casserole 37 Voyons maintenant
15. de la mise en place du proc d d vacuation Nous allons nous int resser maintenant aux crans accol s aux parois internes de la casserole Ceux ci sont des plus sujets la contamination car ils se situent proximit du volume cible Les crans de la casserole sont en fait cinq couches d cran en inox qui tapissent concentriquement l int rieur de la casserole Leur r le est de prot ger celle ci contre la chaleur mise par le container et le volume cible lors de l irradiation Ces crans sont dispos s comme suit 35 Ext rieur de la cible Paroi casserole Ecran 1 Ecran 2 Ecran 3 Ecran 4 Ecran 5 Contamination Int rieur de la cible Figure 27 Disposition des crans inox de protection de la casserole On a pr lev puis mesur par spectrom trie des fragments des crans 5 4 et 3 de la cible 108 Sn en position amont c est dire le bord de la casserole avec lequel les protons vont entrer en contact en premier et avale Table 3 R sultats spectrom triques d chantillons des crans 5 4 et 3 pr lev s en position amont de la casserole Activit de Activit de Activit de Isotopes l cran 5 l cran 4 l cran 3 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Na Sc Ti Mn Co Co Ag Ag sb Ba 143Bm Absence de contamination Spm Hf Lu Lu 36 Table 4 R sultats spectrom triques d chantillons des crans 5 4 et 3 pr lev s en position avale de la casserole Activit
16. pic o D viation standard de A o JN 3 1 7 Calcul de MDA Minimum Detectable Activity La MDA est l activit minimum d tectable en Bq g c est dire l activit au dessous de laquelle un radio l ment n est pas d tect Elle peut tre calcul e pour les radio l ments pr sents dans le spectre enregistr mais aussi pour tous les autres isotopes non d tectes mais faisant partie de la biblioth que utilis e Pour arriver une valeur de MDA on utilise deux autres valeurs Le seuil de d cision SD et la limite de d tection LD Le seuil de d cision est celui au dessous duquel on estime qu un signal N n est pas significatif et la limite de d tection correspond la valeur du plus petit signal qui peut tre quantifi de mani re fiable Ces deux grandeurs s expriment en nombre de coups et typiquement SD lt LD Lors du proc d de d cision on est face 2 risques v affirmer que le signal est significatif alors qu il ne lest pas risque a v affirmer que le signal n est pas significatif alors qu il l est risque Fr quence Bruit de fond d observation F Signal Nombre de 0 SD LD coups net N Risque f Risque a Figure 23 Illustration des concepts de seuil de d cision SD et limite de d tection LD Le nombre de coups net signifie que le bruit de fond a t soustrait 30 Le calcul du SD se fait en tenant compte du bruit de fond et d une mani re simplifi e SD
17. roduits s 0 y p Bq g 1 Bqa g 1 Bq g 1 Bq g 1 4 3 7 1 1 9 __ Mn 2596 17 332 142 43 08 1430 011 Co 2807 09 528 179 71 05 1792 009 co 1675 07 3000 84 19 06 843 005 Ecran aval Inox Radio Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur M lo produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 DA g 1 sc 4851 43 370 10 3 6 6 131 1116 015 o Mn 1837 05 2050 10 2 8 9 090 10 21 0 09 Bloc Chauffage Ligne Cu Radio __ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur M Rapport 74 dre roduits 0 9 p Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 4 DA g 1 4 6 1 2 1 Co 2899 15 38 3 194 61 0 7 1946 014 Co 1307 17 1560 84 21 08 857 007 62 2 Vis Arriv e Courant Inox Radio ___ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie sotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport ia a Sr produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 5 27 12 2 0 4 Ecran container Mo Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie Radio Erer Erreur isotopes Activit Activit Erreur MDA Rapport P absolue produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Ed 1 Na 109 72 1 1
18. Rapport de produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 En 554 109 021 E n 30 1 3 30 125 019 210 13 01 027 1423 147 237 84 023 060 16 93 010 zn S 3Sb 12 9 11 2 1 1 O J 072 522 037 O 237 264 0o62 23 43 9 09 116 52 1 058 A 56 315 11 S S o Bloc arriv e courant Cu Radio Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Pappor a produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Na san 13 E 137 98 19 262 66 0 07 27 97 002 101 497 88 LL 123 229 53 NL 109 26 3 f 65 Bloc chauffage ligne Cu Radio Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Pappor ea DE produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 794 211 18 I 1580 84 21 1 03 84 0 09 27 1 26 3 12 NN 5 95 48 1 4 1 619 344 o S 109 714 EC S 10 23 n S S 235 417 1 OUOUUNNNNN 611 171 5 S E 14 628 128 58 053 1288 0 07 08 04 1 4 0 4 Arriv e courant 2 Inox Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie Radio isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport li nl produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1
19. architecture mat riau cible temps d irradiation temps de d croissance il faudrait au moins effectuer une analyse spectrom trique y de chaque cible vacuer Or l analyse d une cible dans son ensemble est d j d embl impossible pour des raisons d incoh rence En effet la forte activit du volume cible masque la contribution des autres structures et fausse les activit s du reste de la cible Il faudrait donc effectuer une analyse spectrom trique s par e de chaque l ment de la cible afin de d terminer la composition de chacun On se retrouve donc face une multitude d l ments mesurer pour une seule cible chiffre multipli par le nombre important de cibles vacuer environ 350 Ce type d analyse spectrom trique est une m thode fiable mais qui devient laborieuse mettre en place de mani re syst matique du fait du temps d acquisition qui peut tre long De plus l application de cette m thode de multiples chantillons n cessiterait la mobilisation de personnel dont le temps serait enti rement d di ces tudes Ces individus seraient donc en permanente manipulation des structures des cibles et donc soumis une irradiation r p t e et expos en permanence un risque de contamination L analyse de chaque structure des cibles ISOLDE est donc une m thode pratiquement impossible mettre en place car trop fastidieuse mais aussi trop co teuse tant au niveau dosim trique que financier 14
20. contact du m tal avec le b ton Les structures en aluminium devront tre d livr es PSI sous forme de pi ces n exc dant pas 230 mm e Une s paration des l ments organiques type joints plastiques pourra tre faite et ce en vu de les incin rer PSI poss dant un four plasma Ces demandes seront revues tous les 5 ans afin d atteindre une optimisation dans la m thode d limination Tout ceci constitue donc des conditions qu il faudra remplir et dont on devra tenir compte au moment de l limination Cependant concernant notre tude on ne sint ressera qu au premier point des requ tes de PSI c est dire effectuer un inventaire radiologique avec un facteur 10 sur la pr cision des valeurs d activit On comprend alors ais ment que l vacuation ne consistera pas en une simple caract risation et exp dition de la cible dans son ensemble au centre d entreposage Il faudra en r alit d monter sous hotte ventil e les diff rents l ments de chaque cible vacuer pour pouvoir effectuer les diff rentes s parations demand es par PSI 13 3 Estimation de l inventaire radiologique Le but de cette caract risation est de conna tre le contenu et l activit associ s ces d chets pour pouvoir respecter les limites des centres de stockage interm diaire et d finitif Cependant l inventaire radiologique va aussi permettre de d terminer les risques que pr sentent ces cibles pour toutes les op rations n cessa
21. dans les m mes conditions afin de suivre les ventuelles d viations du d tecteur Un logiciel d assurance qualit va traiter les donn es afin d tudier les param tres suivants le centroide l nergie la largeur a mi hauteur le nombre de coups par seconde et l efficacit L tude se fera toujours sur les trois m mes pics 209 511 et 2614 keV On suivra aussi l volution de la temp rature de la pi ce car les appareils sont tr s sensibles ces variations le laboratoire est climatis deux sigmas de d viation on fera une investigation trois on interviendra afin de rem dier au probl me Ainsi on pourra tre amen s a faire une re calibration en nergie un rechauffement refroidissement du d tecteur afin d y refaire le vide am lioration de la r solution ou une remise en service 3 Analyse d une spectrom trie 27 3 1 Logiciel de spectrom trie GENIE 2000 GENIE 2000 poss de diff rentes fonctionnalit s Nous allons en d tailler les principales 3 1 1 Soustraction du bruit de fond Tous les mois ou la suite d une d viation une acquisition vide gt est effectu e afin de former le spectre du bruit de fond ambiant Ce spectre est constitu principalement par les rayonnements cosmiques et par les radio l ments des familles de l uranium et du thorium Background Ge1 amp Ge5 Counting Time 172800s Figure 20 spectre d acquisition du bruit de fond partir de celui ci GENIE 2
22. de r sultats d sir et la zone o le calcul doit tre effectu Pour finir on tabule le nombre de particules que l on souhaite simuler qui correspond dans notre cas au nombre de protons qui ont r ellement interagi avec la cible tudi e Plus le nombre de particules est important plus le temps de calcul sera long Vient ensuite la phase de calcul qui requi re de la part de l utilisateur la tabulation du nom et du nombre de fichiers calculer C est donc ce moment l aussi que l on va influencer le temps de calcul et surtout la pr cision des r sultats En effet un fichier input gt seul requi re un temps de calcul ft pour les N particules inscrites dans celui ci Si on lance quatre fois ce fichier le temps de calcul sera gal 4f car on aura simul 4N particules Cependant les incertitudes sur les r sultats en seront r duites de moiti On a comme cela effectu quelques tests pour pouvoir d terminer la pr cision n cessaire aux r sultats et ainsi avoir une id e du temps de calcul qu il faudra pr voir lors des simulations de routine On a donc lanc le calcul de 40 fichiers de N 5 x10 protons et recueilli les r sultats 10N 20N 30N et 40N Figure 15 D viation relative en fonction du nombre de particules simul es Cible 123 CaO Fil Ta Ta 179 s Lu 173 9 120 ss Hf 172 9 100 Lu 172 X 80 Lu 174 60 Ba 133 40 s f
23. les r sultats spectrom triques des cibles 108 Sn et 81 Nb compar s aux r sultats de simulation Rapport simulation Cible 108 Sn Vis exterieure casserole Inox 10 E 4 Mn E Co Co 7 n 0 1 52 54 56 58 60 62 Nombre de masse Cible 108 Sn Deux vis arriv e courant Cible 108 Sn Ecran casserole aval Inox 5 10 7 en Sg kE gt Es 1 n a 2 6 s 0 1 20 30 40 50 60 Nom bre de masse Cible 108 Sn Bloc arriv e courant Cu 5 10 7 6 2 Ss 35 5 Eo 1 Mn 58 2 k 0 1 52 54 56 58 60 62 Nombre de masse Inox Se 10 55 2 1 Ma t 6 FC oO l i CoF Co Q 0 5 5 a 0 1 40 45 50 55 60 65 Nombre de masse Cible 108 Sn Ecran casserole amont Inox r 1000 O 2 100 Sic E F Na i S 10 Rn Q O cg Co 0 s 0 1 20 30 40 50 60 70 Nombre de masse Cible 108 Sn Bloc Chauffage Ligne Cu 5 10 2 c Sg Si 5 Es E M Co Co Q 8 s 0 1 52 54 56 58 60 62 Nom bre de masse Rapport simulation Cible 108 Sn Arriv e courant mille feuille Ta 10 1 Hf O 0 1 j Q N F 0 01 170 172 174 176 178 180 Nombre de masse Rapport simulation sur Cible 108 Sn Ecran container Mo 10 spectrom trie o HI 9 O1 95 60 Q1 Nombre de masse 38 Cible 81 Nb Vis arriv e couran
24. pics non identifi s on peut mettre en vidence la pr sence d un radio l ment non r pertori dans la biblioth que Ces v rifications manuelles aident ainsi affiner le contenu de la biblioth que des radio l ments c est dire la liste des radio isotopes et de leurs pics qui seront pris en compte par le logiciel pour l analyse Nous verrons que dans le cas de nos chantillons cette v rification manuelle sera obligatoire pour chacun des pr l vements analys s ce qui va consid rablement compliquer toute la partie spectrom trique de l tude et demander un temps nettement sup rieur a celui habituellement requis pour une analyse basique 32 R sultats de l tude Suite aux analyses spectrom triques et aux simulations par le code de calcul FLUKA nous sommes en possession d une certaine quantit de r sultats Ceux ci sont pr sent s en Annexe 4 L tude t men e sur 3 cibles 123 CaO 108 Sn et 81 Nb Les caract ristiques pr cises de ces cibles sont disponibles l Annexe 2 On a cherch obtenir des r sultats spectrom triques les plus proches possibles de la r alit En effet il est tr s important pour notre tude d avoir des r sultats corrects et exploitables car ils constituent le point de comparaison avec les r sultats de simulation et donc la base de toute notre m thodologie Pour cela il a fallu effectuer une v rification manuelle de tous les r sultats obtenus par analyse automatiqu
25. rajouter les radio l ments provenant de la contamination Le probl me r soudre la suite de cette proposition de proc d d limination est de trouver une m thode afin de pouvoir valuer de mani re relativement pr cise la contamination fix e sur ces pi ces 47 D finition de la cible vacuer Caract risation Calcul de d bit de isotopique dose Mesure de d bit de dose Comparaison Coh rence Incoh rence D montage de la cible Tri dans les diff rents containers Listing des radio isotopes pr sents dans les containers Figure 30 Organigramme de la proc dure d vacuation 48 Conclusion Au terme de cette tude nous pouvons conclure que la m thode de simulation par le code de calcul FLUKA est fiable Cependant il faut garder l esprit qu il existera toujours des diff rences entre les r sultats de simulation et les valeurs physiques dues divers param tres tels que les simplifications de mod lisation ou les incertitudes relatives la composition des mat riaux mis en jeu De plus certains ph nom nes qui ne peuvent tre mod lis s viennent interf rer dans les processus simul s tel que celui de la contamination des pi ces vacuer Pour aboutir des r sultats coh rents avec la r alit il faudra donc prendre garde utiliser cet outil de calcul dans le cadre d une m thode pr cise et adapt e Celle ci aura pour but de tenir compte de ces diff rents para
26. service de montage Annexe 3 qui utilise le m me fournisseur de pi ces depuis 1998 date d irradiation des premi res cibles vacuer mais celui ci ne peut pas nous garantir que la composition des mat riaux tait exactement la m me il y a 7 ans 19 1 3 3 Mise en uvre La description de l utilisation de FLUKA est disponible dans son manuel d utilisation 2 Une simulation se d finit en trois grandes phases gt Une phase cr ation d un fichier input gt gt Une phase de calcul gt Une phase de r cup ration d un fichier output comportant les r sultats La phase de cr ation d un fichier input gt est la plus laborieuse et la plus d cisive car c est ce moment que sont d finis tous les param tres de la simulation et qui peut donc tre source de bon nombre d erreurs Ce fichier va comporter en premier lieu la d finition du faisceau d irradiation lui m me type de particule nergie profil du faisceau et sa position dans un rep re x y Z Ensuite on va s int resser d finir l architecture de mod lisation et sa composition On effectue la liste des corps g om triques que l on va utiliser et leur position propre On va alors d finir les mat riaux utilis s et les assigner aux zones d int r t que l on aura d fini par combinaison des diff rentes primitives g om triques list es auparavant Une fois que toute la g om trie d irradiation est d finie il reste pr ciser le type
27. similaire sur le fond celle de la France concernant de nombreux points Cependant dans le domaine des d chets radioactifs on rel vera comme diff rence principale le fait que sur le territoire Helv tique tout d chet ayant t en contact avec de la radioactivit n est pas forcement consid r comme d chet radioactif En effet la Suisse a choisi de classer comme radioactifs les d chets sortant de zone seulement si ils d passent certaines limites fix es par le Conseil f d ral suisse et pr sent es dans L Ordonnance sur la radioprotection datant du 22 juin 1994 1 Ces limites propres chaque radio l ment sont au nombre de trois limite sur l activit sp cifique limite sur l activit totale et limite sur le d bit de dose 10 centim tres Pour rentrer dans le champ de l ordonnance ci dessus le d chet devra d passer en m me temps les deux limites sur les activit s sp cifique et totale ou alors la seule limite sur le d bit de dose Si il ne d passe aucune limite il sera limin selon le proc d commun tous les d chets non radioactifs En ce qui concerne les cibles ISOLDE les limites fix es par la l gislation suisse pour le classement des d chets sont d pass es suite leur forte activit Ainsi ces cibles sont consid r es comme d chets radioactifs et seront trait es en tant que tels L limination des cibles ISOLDE rentre dans le cadre du projet de stockage d finitif en profondeur des
28. 000 soustrait automatiquement les pics de fond au spectre des chantillons tudier pour ne garder que les informations qui nous int ressent c est dire celles propres l chantillon a a 3 1 2 Logiciel de mod lisation Labsocs Ce logiciel sert mod liser du mieux possible la g om trie de la fe a tn Gave Yen Opon bab source tudi e afin tenir compte de l efficacit g om trique de 22 arauk JSS o l chantillon Ainsi en prenant en compte l auto absorption ayant de DRE lieu au sein de l chantillon on pourra effectuer un talonnage en m z OE E EE ns efficacit plus pr cis Le logiciel va donc s appuyer sur des EC LS Mr param tres tels que la g om trie propre de l chantillon dimensions paisseur mais aussi de la nature du mat riau sa densit la distance source d tecteur et du type de d tecteur Dans notre cas plusieurs types de mod lisations sont possibles pour le m me chantillon ce qui peut donner lieu de petites divergences d activit s entre les diff rentes combinaisons possibles Figure 21 Logiciel de mod lisation Labsocs On a proc d pour chaque chantillon diff rents essais de mod lisation afin de retenir celle qui m ne l activit la plus lev e On pr f rera dans le doute surestimer l activit des chantillons La m thode et les essais de diff rentes g om tries de mod lisation sont expliqu s en Annexe 1 3 1 3 Correct
29. 08 10 75 ER eo tis 25 1660 84 va or 585 ET zn 8 29 77 168 171 32 05 889 004 Vis ext rieure casserole Inox Radio Spectrom trie Simulation Spectrom trie Racio pman Activit Erreur Activit Erreur Raovort pi es produits Bq g 1 Bq g 1 Ba g 1 Fe 2 g 1 I IE MERE 0 40 pl os 204 022 r EE 10 on C s 84 onm 04 2751 om En wn 5388 a EAE 60 Fil Ta Radio CC Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie Erreur Erreur isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport relative absolue produits Ba g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 306 4 22 6 62 3 45 4 46 4 92 50 71 2 49 279 8 186 466 158 100 0 6 24 40 10 T 5 Pm 105000 0 8 7100 275 790 1479 27 51 22 86 11 94 7 23 9 48 0 09 59 90 Hf RN 155 11 3 29 HENSEN Ta 142200 0 8 246000 13 12 61 R sultats de la cible 108 Sn Vis ext rieur casserole Inox Radio __ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie sotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport Lt ng produits Bq g 1 Bq g 1 Ba g 1 Bq g 1 Na 023 511 017 or 0 63 0 25 0 24 Bloc arriv e courant Cu Radio __ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport 74 dre
30. 2 MMM IN SCo 48 49 55 3 73 17 3 11 0 7 57 94 0 40 ER S 415 234 19 Y S S ag EN 575 153 13 Y S O Ba S 637 11 ae S S T o 41 6 82 33 T 28 8 19 3 13 T 7290 101 3 S T 7362 10 2 28 7930 96 3 1890 173 57 OMAN RE 99 0 C S T 29300 144 735 OU NN 114 120 1 26 ER Ecran casserole amont Inox Radio Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Rapport a rain produits Bq g 1 Bq g 1 Ba g 1 Bq g 1 7422 88 910 86 61 08 1230 010 63 Arriv e courant Mille feuilles Ta Radio Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur A a pl ri produits Bq g 1 Bq g 1 1 Bq g 1 2 0 219 1 3 1 316 20 6 2 0 7 20 83 0 14 3 6 32 2 a 56 64 R sultats de la cible 81 Nb Bouchon amont Al Radio __ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur M ia E V DL roduits 9 p Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 6 16 339 59 Au BTE DA g 1 co 326 99 187 142 16 017 100 01 017 99 64 ne 5 9 Vis arriv e courant 2 Radio __ Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie sotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA
31. UKA est le nom du code de calcul qui sera utilis pour notre tude Ce programme sert calculer le transport des particules et leurs interactions avec la mati re ll est bas sur la m thode Monte Carlo 1 3 1 Historique Fluka a t cr e au CERN en 1962 pour le dimensionnement de protections contre les protons de haute nergie dans le projet de l acc l rateur SPS Super Proton Synchrotron Ce programme s appuyait alors sur le calcul de cascades hadroniques d o le nom FLUKA pour FLUctuating KAscade Ceci repr sente sa premi re version 1962 1978 En 1978 la deuxi me version de Fluka est d velopp e par le CERN en partenariat avec les universit s de Helsinki et Leipzig Le code s tend au calcul des collisions hadron hadron et hadron nucl on En 1988 la troisi me et derni re version est mise en uvre avec la collaboration de la section Milan de lINEN Istituto Nazional di Fisica Nucleare Le programme devient de plus en plus pr cis et ses champs d application s tendent au del du simple calcul de protection calorim trie calcul d activation dosim trie tude des rayons cosmiques transmutation de d chets Fluka peut simuler avec une grande pr cision pr s de 60 particules diff rentes incluant les photons et les lectrons de 1KeV plusieurs TeV mais aussi les neutrinos les muons les hadrons les ions lourds et toutes les antiparticules correspondantes Gr ce ce programme on peut mod lise
32. accompagn e par l jection de nucl ons Dans le cas de mat riaux cibles en U on pourra assister un ph nom ne de fission avec un neutron incident rapide Figure 9 Processus de fragmentation Ces deux types d interactions permettent la production d isotopes radioactifs au c ur de la cible Ceux ci seront comme nous l avons expliqu auparavant ionis s puis utilis s des fins exp rimentales Cependant ces deux processus m nent aussi l activation de tous les constituants environnant le volume cible Cette activation est due aux r actions en cascades De ce fait chaque constituant de la cible est plus ou moins radioactif suite cette activation mais aussi une ventuelle contamination 10 Suite la contamination du front end lieu de fixation de la cible en d but de ligne de production partie fixe par le d p t d une partie des radio l ments produits toute manipulation de cible mise en place ou retrait doit se faire l aide de robots Figure 10 Photo des robots de manipulation des deux lignes de production De plus suite a l irradiation le fort d bit de dose r sultant de activation des cibles oblige un entreposage a proximit du lieu d irradiation pendant environ un an dans des placards situ s le long du couloir l endroit o manoeuvrent les robots Ceci afin de permettre la d croissance des radio l ments de courte p riode et donc une baisse du d bit de dose en provenance de
33. an FMBr i m Br i m g PT 71 Ni 5 fichiers de 1 057 protons de 2 6 GeV Radio Simulation Exp rimentation Simulation Exp rimentation isotopes Section Section Erreur Rapport Erreur Erreur produits efficace efficace relative absolue mbarn mbarn mbarn e ms A KE ER RTE 466 1 LO m SK K i m es 5 os os 12
34. aussi diff rents types d ionisateur e _L ionisateur de surface MK1 et MK4 Capture d un lectron lorsqu un atome frappe la parois ll permet la production d ions alcalins type Na K Cs Rb e Lionisateur laser RILIS Resonance lonization Laser lon Source En passant dans lionisateur seul l isotope dont les niveaux atomiques sont en r sonance avec la longueur d onde du laser vont tre ionis s Celui ci permet donc la production d ions d un seul isotope bien d fini e Lionisateur plasma MK3 MKS et MK7 ionisation des atomes qui traversent le plasma compos d lectrons dont la trajectoire est maintenue par un champs magn tique Cet ionisateur n effectue lui aucune s lection il ionise indiff remment tout isotope le traversant D une mani re g n rale dans une cible on retrouve gt Le volume cible 1 sur lequel les protons vont frapper et interagir gt La g om trie d extraction 2 qui permet de mener les radio l ments produits vers lionisateur et ventuellement d effectuer un premier tri selon le type gt L ionisateur 3 qui va transformer les radio l ments en ions radioactifs 1 4 GeV Trajectoire des protons de 1 4 GeV mmm Trajectoire des produits Figure 7 Sch ma de fonctionnement d une cible ISOLDE Vue de profil et de face Chaque cible est donc caract ris e par son type d extracteur de radio isotope et son type d ionisateur On est alors face une multitude de c
35. aval Inox Simulation Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur MDA Pappor r r Eron produits Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Bq g 1 Na 4376 14 28100 99 68 0 01 1715 0 002 K Sc Ti 1066 36 7280 141 54 015 1455 0 02 Mn Co Co ET D ETS a Don sb 1 2 u 1 u 179Ta 54 50 63 4 45 63 52 09 50 Co no I 112 705 45 63 a 150 N 67 Annexe 5 Comparaison des valeurs de sections efficaces Fluka ne fait pas la distinction entre les l ments m tastables et l tat fondamental En effet le model nucl aire qu il utilise est tr s simplifi De mani re exp rimentale l ITEP a mesur diff rents types de sections efficaces i section efficace individuelle m pour les l ments m tastables g grown state gt pour les l ment a l tat fondamental Dans notre cas on pourras assimiler les isotopes de section efficaces i m g celles donn es par Fluka en revanche les i m seront a prendre avec plus de pr cautions car non accessibles par le calcul mais pr sent es tout de m me a titre informatif Cu 5 fichiers de 1 057 protons de 1 2 GeV Simulation Exp rimentation Simulation Exp rimentation Radio isotopes Section Erreur Section Erreur Rapport Erreur Erreur produits efficace efficace relative absolue mbarn mbarn
36. ces cibles Figure 11 Placards d entreposage des cibles Pass e cette ann e de d croissance les cibles sont d plac es vers un local d entreposage situ dans l enceinte du CERN en attente d une limination vers le centre national Suisse d entreposage des d chets radioactifs 11 Probl matique 1 Risques associ s aux cibles Les cibles liminer combinent deux types de risques la fois e Tout d abord un risque d irradiation non n gligeable d un fort d bit de dose proximit de la cible Ceci d coule de l activation du volume cible et des structures environnantes suite l irradiation par le faisceau de proton Ainsi on sera face des d bits de dose de l ordre de 100 200 uSv h 10 cm de la cible lors de nos manipulations n cessaires cette tude e Ensuite et surtout un risque de dispersion de radio l ments du fait de la contamination importante de l int rieur des cibles Toute manipulation de ces structures expose donc le personnel a un risque d inhalation de la radioactivit ou de contamination par blessure Diverses mesures de pr caution sont prendre par les op rateurs d s qu ils manipulent les cibles tant au niveau du risque d irradiation que de contamination Ceci rend toute intervention sur cible difficile Ces mesures de pr caution seront d taill es au chapitre M thodologie de la validation 2 L gislation Suisse La l gislation Suisse est en grande partie
37. commune toutes les sortes de cibles ne re B nd Ti a pe 1 E we Figure 3 Photo d une cible ISOLDE Casserole Structure m tallique Front end Faisceau de DX protons HERE HINN Q Ligne de production Figure 4 Sch ma d une cible ISOLDE en position d irradiation vue de profil l int rieur de ce cylindre en aluminium se trouve le volume cible proprement dit c est dire un tube d approximativement vingt centim tres de long container constitu de tantale et rempli avec le mat riau cible Celui ci peut tre du type oxyde de calcium carbonate d uranium tantale tain niobium plomb Le type de mat riau tant d termin selon les besoins exp rimentaux en ions La g om trie d extraction des radio l ments est couramment de type basique gt c est dire que les radio l ments sont extraits tels quels apr s leur formation sans subir le moindre traitement avant d tre men s l ionisateur Leur tri ne s effectuera que plus tard au niveau du spectrom tre de masse se situant au niveau de la partie fixe de la ligne de production Une g om trie diff rente peut tre utilis e pour n extraire que les gaz nobles ceci l aide d un conduit m tallique refroidi On effectue ainsi une s lection pr alable des radio l ments avant m me leur ionisation Er LE Figure 5 G om trie d extraction de type basique Figure 6 G om trie d extraction des gaz nobles Il existe
38. d tecteur baisser le temps mort Celui ci se d finit comme le temps pendant lequel la cha ne de d tection traite une information et est donc indisponible temps mort trop lev la chaine de d tection sature Pour viter cela on loignera le plus possible la source du d tecteur Cependant il faudra aussi veiller conserver un taux de comptage correct Ainsi on cherchera un temps mort inf rieur 1 si cela est possible Un temps d acquisition important permet au d tecteur d enregistrer plus de coups et donc d augmenter la statistique de comptage Ceci a pour but de baisser l incertitude li e tous les calculs qui seront fait ensuite par le logiciel de spectrom trie dans la phase analyse gt et donc d affiner les r sultats d activit aspect quantitatif De plus l augmentation du temps d acquisition permet aussi de baisser les MDA Minimum Detectable Activity d finie au paragraphe c est dire les activit s minimum d tectables On pourra donc r v ler la pr sence de radio l ments faiblement pr sents et ainsi affiner cette fois ci la composition de l chantillon source aspect qualitatif Prenons pour exemple le m me chantillon Bouchon aluminium de la cible 123 mesur avec des temps d acquisition diff rents Table 1 Activit de diff rents radio l ments accompagn es de leurs incertitudes et MDA pour des temps d acquisition de 15 minutes et 15 heures Radio Activit Incertitude sur l
39. e En effet suite cette v rification les r sultats concernant la composition isotopique de l chantillon analys peut varier de mani re cons quente Prenons pour exemple un chantillon de la cible 123 Table 2 Comparaison de la m me analyse spectrom trique Fil de Tantale de la cible 123 sans et avec v rification manuelle analyse automatique Avec v rification manuelle Radio isotopes ve d tect s Activit Erreur Activit Erreur Bq g Bq g On remarque que suite la v rification manuelle des radio isotopes ont disparus et d autres sont apparus dans le listing de la composition de l chantillon analys C est le cas des l ments Zn Rh et Eu qui ont t enlev s car ils ne pouvaient pas tre pr sents dans l chantillon En effet les raies d tect es taient peut tre incoh rentes au niveau de leurs intensit s d mission et appartenaient en m me temps un autre radio l ment ou alors leur p riode de d croissance tait peut tre trop courte pour qu ils soient encore pr sents dans l chantillon au moment de la mesure Au contraire le Pm et le Sm ont t ajout s Ils ont peut tre t reconnus par l analyse suite au retrait des 3 autres radio l ments ou ont peut tre t rajout s dans la biblioth que suite leur d couverte dans la liste des pics non identifi s On comprend que cette v rification manuelle pourtant tr s laborieuse est essentielle et
40. ement des chantillons Tout pr l vement de fragment de cible se fera sous hotte ventil e la personne portera une tenue Tyvek et des gants plastiques pour pr venir une ventuelle contamination Le port du dosim tre personnel est bien s r obligatoire afin de pouvoir comptabiliser sur le syst me de dosim trie les doses int gr es par l op rateur pendant la manipulation Le port d un dosim tre op rationnel est aussi n cessaire pour contr ler l irradiation de la personne en temps r el Ainsi par l op rateur prendra garde d effectuer ses pr l vements assez rapidement et avec un retrait constant par rapport la cible autopsi e et ce afin de r duire au maximum la dose int gr e Figure 12 Pr l vement des chantillons 16 Les cibles retenues pour l tude sont toutes g es d au moins 5 ans ce qui a permis leur activit de d cro tre de mani re importante Ce choix a pour but dirradier au minimum les op rateurs qui pr l veront les chantillons tudier De toutes fa ons m me lors de la mise en place de la proc dure d limination on ne traitera jamais de cible plus jeune et ce toujours dans le souci de baisser au maximum l irradiation des op rateurs qui les manipulent partir du crit re de d croissance les cibles prises en compte pour notre tude ont t choisies avec des volumes cibles de composition diff rentes des types de structures diff rentes g om tries d extraction et ionisa
41. es Le cuivre est l pour arr ter les raies X du Plomb plomb mises suite a l excitation y et qui se situent aux alentours de 70 KeV Celles du cuivre se situent vers 7 kev et ne seront donc pas d tect es D tecteur Ge DETECTEUR Fen tre de Beryllium IE bi bi bi Le Lee ue nn Tr nn aT aL Eg Cristal Ge Parois du cryostat CRYOSTAT Contact P D tecteur Ge Cryostat rempli d azote liquide Le vide sert limiter les changes thermiques avec l ext rieur Le cryostat doit tre rempli toutes r frig rant les semaines car l azote s vapore petit petit avec le temps Figure 18 Description de d tecteur Ge1 26 Support r glable pour les chantillons tudier D tecteur Ge Plomb Cuivre Cryostat Figure 19 Description du d tecteur Ge5 Ce d tecteur a la particularit de poss der une grande cuve en plomb et cuivre ce qui permet des spectrom tries d chantillons de grandes dimensions 2 2 Contr le qualit ll se fait l aide d une source de Th l quilibre avec ses fils On a choisi ce type de source car elle couvre une tr s large plage en nergie 10 keV 3 MeV On place cette source pendant une demi heure devant le d tecteur une distance et une hauteur d finies afin d avoir un bon taux de comptage Ce comptage sera r p t sur les deux d tecteurs hebdomadairement et strictement
42. eur donnera lieu de multiples d couvertes Parall lement Tim Berners Lee cr e un moyen d tablir des liens entre des documents stock s dans diff rents ordinateurs Ainsi na t le World Wide Web c est dire internet Le dernier grand projet en date du CERN concerne la construction du LHC Grand Collisionneur de Hadrons Celui ci prendra place dans le tunnel du LEP arr t depuis 2000 Il permettra de reconstituer les conditions pr sentes quelques secondes apr s le Big Bang et cherchera mettre en vidence l existence du boson de Higgs Sa mise en service est pr vue pour 2007 SPS LHC PS et ISOLDE Figure 1 Vue a rienne du site d implantation du CERN avec la position de diff rents acc l rateurs et installations exp rimentales Aujourd hui le CERN comprend 20 tats membres France Royaume Uni Danemark Belgique Pays Bas Italie Suisse Allemagne Gr ce Su de Norv ge Autriche Espagne Portugal Pologne Finlande Hongrie R publiques Tch que et Slovaque et la Bulgarie Il est compos de deux sites Le site de Pr vessin situ sur le territoire fran ais et celui de Meyrin situ a cheval sur les territoires fran ais et suisse Environ 2500 personnes y sont employ es hommes et femmes couvrant un large ventail de comp tences et de m tiers physiciens ing nieurs techniciens ouvriers qualifi s administrateurs secr taires Le personnel scientifique et technique con oit et cons
43. exp rimentalement 2 3 Conclusion Les r sultats sont en majorit coh rents avec les valeurs exp rimentales On peut donc en conclure que la m thode marche bien avec les l ments lourds cependant elle ne semble pas adapt e pour les l ments l gers Ces deux essais calcul de d bit de dose et calcul de section efficace corroborent les r sultats concluants de l tude men e au CERN en juin dernier au sein de l installation CERF CERN EU high energy Reference Field concernant l valuation du code de calcul FLUKA Les r sultats ont t obtenus par irradiation contr l e de diff rents mat riaux 4 46 Proc dure d vacuation terme Le but du travail qui a t expos est d aider la mise en place d une m thode d limination des cibles irradi es au sein de l installation exp rimentale ISOLDE Suite notre tude divers points ont pu tre mis en vidence ce qui nous permet maintenant de proposer une bauche de proc d Celui ci va prendre en compte les cibles dont la p riode de d croissance est sup rieure 5 ans et qui sont d j entrepos es dans le local du CERN Tout d abord il faudra d finir pr cis ment la cible vacuer c est dire rassembler toutes les informations afin de bien conna tre son architecture la composition exacte de ses structures son temps d irradiation par le faisceau de proton ainsi que son temps de d croissance De l vient la n cessit de
44. ficacit de 40 1332 KeV et Ge5 Volume sensible de 94 cm efficacit de 20 1332 KeV Leur g om trie est diff rente mais leurs performances sensiblement identiques Ce sont deux d tecteurs germanium de type coaxial refroidi a l azote liquide Le mat riau est un semi conducteur c est dire que sa bande interdite situ e entre la bande de valence et la bande de conduction est peu importante de l ordre de quelque eV Le cristal est polaris pour permettre la migration de la charge lectrique cr e par l ionisation et ce afin de d tecter le rayonnement ayant interagi Les avantages de ce type de d tecteur sont sa haute r solution c est dire sa capacit discriminer deux signaux et sa bonne efficacit Celle ci se d finit en th orie comme tant le rapport du nombre de coups compt s par la cha ne de d tection sur le nombre de rayonnements ayant r ellement interagjit avec le d tecteur Plus le r sultat est proche de 1 plus l efficacit est bonne Cependant dans la pratique pour des raison de facilit elle se d finit comme la comparaison avec celle d un scintillateur Nal de taille 7 5 x 7 5 cm De plus gr ce au refroidissement par l azote liquide ces d tecteurs pr sentent une grande stabilit et peu de bruit lectronique 25 PROTECTION PLOMBEE Plaque de plexiglas pour poser l chantillon tudier Cuivre Le plomb sert arr ter les rayonnements ext rieurs parasit
45. ion du pic de r f rence C est en fait l talonnage en nergie On utilise la position d un pic de r f rence pour normaliser la position de tous les autres pics du spectre tudier Cette correction se fait automatiquement l aide d une source fixe connue 28 3 1 4 Correction de l efficacit Le logiciel mesure le nombre de coups d tect s d une source d talonnage et calcule pour chaque pic c est dire pour diff rentes nergies le coefficient de correction en efficacit Gr ce ces r sultats il proc de l laboration de la courbe d talonnage en efficacit 3 1 5 Identification et quantification des radionucl ides On peut cr er des biblioth ques de radionucl ides o sont pr cis es leurs p riodes ainsi que leurs diff rentes lignes d mission et d intensit associ es Pour qu un radio l ment soit reconnu comme identifi il faut qu il ait au moins une ligne d mission en commun avec celui de la biblioth que matrice d identification que la p riode du probable radio l ment soit coh rente avec le temps d acquisition Le logiciel calcule ensuite pour chaque raie identifi e un indice de confiance ainsi que son activit massique corrig e de la d croissance temps d acquisition long calcul d activit une date diff r e Radionucl ide pr sent dans la biblioth que 1 x a J X Pics d tect s SON I Figure 22 Matrice d identification Le radionucl ide 1 p
46. ires leur pr paration c est dire l entreposage les manipulations et le transport Il existe deux moyens d effectuer cette caract risation l analyse spectrom trique et la simulation par un code de calcul Th oriquement la m thode spectrom trique est la plus simple pour acc der la composition isotopique de la cible et son activit Malheureusement dans notre cas les divers crit res prendre en compte vont particuli rement compliquer cette m thode et vont la rendre impossible mettre en uvre 3 1 Spectrom trie L analyse spectrom trique est le seul moyen physique de caract riser une source de rayonnements Cela consiste placer un chantillon devant un d tecteur afin de compter un nombre de coups pendant un temps donn Un logiciel d finira alors les radio l ments contenus dans l chantillon tudi et leurs activit s propres Il existe deux types de spectrom tries la spectrom trie y qui est la m thode la plus courante technique que l on abordera de mani re plus d taill e au chapitre Spectrom trie gamma gt et la spectrom trie a qui est beaucoup plus ardue mettre en uvre du fait du caract re difficilement d tectable de ce type de particules Mise en oeuvre expliqu e au chapitre M thodologie de la validation En ce qui concerne les metteurs B un comptage peut tre effectu mais toute caract risation est impossible Etant donn le fait que chaque cible est unique
47. it que N No 6 O N est le nombre d atomes du volume cible g la section efficace de production d un radio isotope que l on veut d terminer la fluence des protons incidents N est donn par N ER N 7 1 Et est donn par D 8 O N est le nombre d atomes du volume cible S la surface de la cible irradier en cm e l paisseur de la cible en cm p la masse volumique du mat riau de la cible en g cm A le nombre de masse du mat riau de la cible en g mol N le nombre d Avogadro en mol 43 La condition pour que cette m thode soit valable est que le faisceau de proton doit tre de la taille de la cible pour pouvoir d terminer partir de S On prendra donc soin de remplir cette condition lors de la simulation 2 2 R sultats Le Cu et le Cu sont utilis s dans la composition des chantillons en cuivre tels que les blocs d arriv e courant et chauffage ligne Cu 63 34mCI 42K D 44Sc co 46Sc i m g E w 47Sc 5 48Sc 54Mn rS pan o 57Co O X a 58Co 60Co i m g 62Zn 63Zn 30 40 50 60 70 Nombre de masse Cu 65 34mCli m 38Cl i m g 42K 44Sc 5 46Sc i m g N c 5 47Sc S 48Sc 3 52mMn i m 94Mn Er 56Ni sg Q Q O 58Co 60Co i m g 62Zn 62mCo i m 40 50 60 70 63Zn Nombre de masse 64Cu 65Zn O
48. l quilibre Les erreurs importantes de certains r sultats de simulation concernent les radio l ments de section efficaces de production faibles Ces incertitudes proviennent du petit volume des chantillons simul s et d un temps de calcul pas assez long On remarque que de mani re g n rale les r sultats sont coh rents entre eux et leur rapport se situe bien entre 0 1 et 10 40 Validations compl mentaires Nous avons men s parall lement notre tude deux tests afin de montrer la coh rence des r sultats obtenus avec le code de calcul FLUKA Ainsi on a cherch calculer le d bit d quivalent de dose aux alentours d une cible partir de sa mod lisation On a aussi simul une g om trie permettant de calculer les sections efficaces de cr ation de radio isotopes pour certains types de mat riaux sous irradiation de proton L ensemble de ces r sultats a t confront aux m mes r sultats physiques 1 Comparaison par mesure de d bit d quivalent de dose Cette comparaison va tre un param tre d analyse de plus entre les r sultats obtenus par FLUKA et ceux mesur s Ceci permettra de valider la m thode avec encore plus de certitudes De plus afin d assurer un suivi de la fiabilit de la m thode de simulation dans le temps cette disposition pourra tre mise en place de mani re r p t e sous la forme d un contr le syst matique au moment de l vacuation de chaque cible 1 1 Mesure Nous avons mes
49. lace a l Organisation Europ enne pour la Physique des Particules Cependant acronyme CERN devenu familier a t conserv Sa cr ation remonte la fin de la seconde guerre mondiale quand Louis de Broglie a eu l id e de cr er un laboratoire scientifique international afin de redonner du prestige la science europ enne C est ainsi que le 29 septembre 1954 apr s diverses n gociations est n le CERN issu de la collaboration de 12 pays europ ens avec parmi eux la France et la Suisse Le but de cette organisation est la recherche au sens pur du terme c est dire sans aucun but militaire Ainsi tout r sultat d exp rience devra tre publi et partag Un an apr s sa cr ation la construction proprement dite d bute sur le site actuel c est dire c t de Gen ve sur la fronti re Franco Suisse Le premier acc l rateur SC Syncho Cyclotron proton de 600 MeV entre en service d s 1957 C est en 1959 avec l ouverture du Synchrotron Proton PS de 28 GeV nergie la plus lev e du monde que le CERN se place en leader mondial Suivront la construction de l installation ISOLDE tude des noyaux dur e de vie tr s courte en 1967 et la mise en service du SPS Super Synchrotron Proton de 500 GeV en 1976 En 1989 le CERN inaugure le plus grand instrument scientifique jamais construit le LEP Grand Collisionneur Electrons Positons Cet anneau de 27 Km de circonf rence et plac 100m de profond
50. leur activit la fin de l irradiation Ces donn es doivent donc tre trait es par un programme suppl mentaire qui va effectuer le calcul de d croissance entre la fin de irradiation et la date de calcul choisi 21 Spectrom trie gamma Les r sultats obtenus par spectrom trie sont des r sultats physiques car issus d une mesure et donc repr sentatifs de la r alit 1 Principe de la spectrom trie gamma Le but d une spectrom trie est de conna tre la distribution en nergie des rayonnements gamma mis par une source radioactive On va recueillir l nergie v hicul e par ces rayonnements l aide d un volume d tecteur appropri dans lequel les photons vont interagir et tre transform s en signal lectrique A la sortie du d tecteur on trouve un pr amplificateur suivit d un amplificateur qui vont tous deux augmenter la taille du signal afin qu il soit perceptible par l ADC Analogique Digital Converter Celui ci va transformer le signal analogique en signal num rique pour l envoyer vers le logiciel de spectrom trie La taille du signal c est dire sa charge lectrique est proportionnelle l nergie du rayonnement ayant interagi dans le volume d tecteur Les signaux ou coups vont tre class s gt afin de former un spectre en nergie partir de celui ci le logiciel de spectrom trie va d terminer la composition isotopique de la source et l activit de chacun de ces radio l ments pr sents
51. lle feuilles Ta Cibles 108 Sn 58 Composition Aluminium 2 7 g cm Inox 7 5 g cm Cuivre 8 96 g cm Ta 16 65 g cm AI 95 95 Cu 0 1 Cu 0 1 Si 1 1 Mn 0 7 Mg 0 9 Zn 0 2 Be 0 5 Ti 0 2 Cr 0 35 Fe 66 97 Cu 100 Ta 100 Cr 17 Ni 13 8 Mo 2 5 C 0 03 59 Annexe 4 Ensemble des r sultats de l tude Certains r sultats de spectrom trie pr sentent une incertitude sup rieure 50 sur la valeur de l activit d un radio l ment Ceci est d la tr s faible quantit d activit par rapport la MDA Ceux ci ne sont expos s qu titre indicatif pour signifier la pr sence du radio l ment dans l chantillon Cependant la valeur d activit en elle m me n a aucune valeur physique et ne doit en aucun cas tre prise en compte R sultats de la cible 123 CaO Bouchon Al Radio Simulation Spectrom trie Spectrom trie Simulation Spectrom trie isotopes Activit Erreur Activit Erreur Rapport rn hr produits Bq g 1 Bq g 1 Ba g 1 j Bq g 1 a a pairs 98 seo 98 03 05 1386 007 252 221 107 082 08 2738 022 en s17 141 0o16 Bloc Cu Radio Spectrom trie Simulation Spectrom trie a peer pas Activit Erreur Activit Erreur Rannort rn hei ra produits Bq g 1 Ba g 1 Bag t ji FS Ne RE 255 142 097 EINNI 125 1 4 s5 155 02 15
52. m tres chappant la simulation en appliquant des corrections aux r sultats bruts obtenus au terme du calcul La suite du travail sera donc de d terminer une m thode permettant de quantifier de mani re fiable la contamination fix e sur les pi ces S ajouteront ensuite la r daction de nombreux protocoles de mise en uvre de la proc dure pour les divers acteurs concern s Ces protocoles auront pour but de garantir la stabilit de la m thode au niveau de la coh rence des r sultats et la protection des personnes et de l environnement contre la contamination lors des diverses manipulations Tout ceci permettra une bonne gestion de ce type de d chets exp rimentaux et une vacuation s re et ma tris e afin de leur garantir un conditionnement ad quat La stabilit de l int grit de ces d chets dans le temps nous permettra de l guer aux g n rations futures des d chets dont le risque aura t autant que possible limit Reste maintenant r fl chir et mettre en uvre des m thodes permettant de ma triser mais surtout limiter les d chets avant m me leur production 49 Bibliographie 1 Ordonnance sur la radioprotection gt ORaP 814 501 22 Juin 1994 Etat le 1 F vrier 2005 2 Ferrari P R Sala Fass J Ranft Fluka Manual Program version 2003 gt 2003 3 Genie 2000 Spectrometry System Customization Tools Manual Canberra 2001 4 M Brugger A Ferrari S Roe
53. me g om trie d irradiation un disque de 3 millim tre d paisseur soumis un faisceau de proton de 1 4 GeV Le calcul des sections efficaces se fera dans une tranche de 1 millim tre d paisseur plac e au centre du disque On a choisi une cible de faible paisseur pour avoir peu ou pas de neutrons g n r s par les interactions proton mati re Si toute fois il y en a ils ont un risque tr s faible d interagir avec la cible Ainsi on est s r d tre face une production de radio isotopes enti rement due aux protons incidents On fera varier le type de mat riau du cylindre en fonction des r sultats disponibles dans l tude mais aussi des mat riaux utilis s dans les cibles ISOLDE que nous pourrons tre amen s mod liser On a donc simul du cuivre du fer du nickel du niobium et du plomb 42 Figure 29 G om trie d irradiation simul e pour le calcul des sections efficaces de production de radio isotopes 2 2 Mise en oeuvre On cr e un fichier input dans lequel on va d crire la g om trie d irradiation avec les diff rents mat riaux en jeu le temps d irradiation et l nergie des protons On pr cise dans ce fichier le type de r sultat voulu et pour quel volume Apr s un certain temps de calcul le code nous d livre un fichier output dans lequel se trouvent les r sultats FLUKA est capable de calculer N c est dire le nombre d atomes d un isotope radioactif cr e par irradiation Or on sa
54. ment stock s en Suisse bien que le site se trouve sur la fronti re Franco suisse et trait s selon ses prescriptions Ceci sera donc le cas pour les d chets issus de l installation exp rimentale ISOLDE situ e sur le site de Meyrin 3 Pr sentation d ISOLDE 3 1 Principe de l installation L installation ISOLDE ISotope mass Separator On Line a t cr e en 1967 Sa fonction est de produire des ions radioactifs des fins exp rimentales par irradiation d une cible par des protons Un faisceau de protons issu du PS Booster Pr acc l rateur de protons pour le PS est dirig sur une cible Les protons de 1 4 GeV vont interagir avec le volume cible et cr er diff rents types de radio l ments Ceux ci vont tre extraits ionis s acc l r s et enfin tri s par un s parateur de masse magn tique Ils seront par la suite dirig s vers diff rentes lignes exp rimentales On distingue deux parties sur la ligne de production une partie amovible en amont et une partie fixe La partie amovible est constitu e par la cible dans son ensemble qui comporte commun ment le volume cible la g om trie d extraction et l ionisateur La partie fixe quand elle est compos e des sections acc l ratrices du s parateur de masse et enfin des diff rentes lignes exp rimentales Il existe dans le cas de l installation ISOLDE deux lignes de production de ce type dont la seule diff rence r side dans le mod le du spectrom
55. mettre en place une sorte de carte d identit gt pr cise de chaque cible irradi e comportant toutes ces informations Une attention particuli re sera accord e au suivi de l ventuelle volution de la composition des mat riaux utilis s pour la construction de cibles partir de ce moment la mod lisation de la cible pourra tre faite et la simulation sera lanc e Gr ce aux r sultats obtenus on pourra d finir les metteurs contenus dans les diff rentes structures On calculera aussi les d bits de dose pr visibles autour de la cible vacuer Avant tout d coupage de la cible on effectuera au pr alable les mesures de d bit d quivalent de doses aux m mes points que lors de la simulation par FLUKA On pourra donc v rifier la coh rence des r sultats et par l m me d celer une ventuelle erreur en cas d cart important Cette mesure apportera aussi une information relative au risque d irradiation que pr sente la cible pour les op rateurs La cible sera alors d plac e vers les hottes ventil es de l installation ISOLDE On va donc d monter la cible sous hotte ventil e avec tout l quipement de protection et de contr le requis tenue Tyvek dosim tres Celles l seront ensuite class es selon le type d metteurs qu elles contiennent dans les diff rents containers d vacuation Au moment d effectuer la liste des metteurs a B et y destin e PSI il suffira de prendre la liste produite par FLUKA et
56. n remarque que toutes les valeurs calcul es par FLUKA correspondent aux valeurs exp rimentales dans la fourchette d un facteur 10 44 Le Fe et le Ni sont utilis s dans la composition de l inox c est dire des vis et des crans thermiques tapissant l int rieur de la casserole Fe 56 Be 34mCl i m 3 10 38Cl i m g Ss 42K w k 4 44Sc z 46Sc i m g LE 0 1 4880 2 x 52mMn i m 5 15 25 35 45 55 55Co No 0 56Co ombre ae masse 57Co Ni 58 Be 34mCl i m 10 38K S 5 38Cl i m g sg 42K 5 Eg 01 44Sc 46Sc i mtg O 5 0 01 48Sc Q 5 15 25 35 45 55 54Vn siss 56Co ombre ae masse 57Co Il y a une bonne correspondance entre les valeurs exp rimentales et obtenues par le code de calcul On remarque juste une incoh rence concernant le Be 45 Le Nb est utilis dans la composition du mat riau cible utilis pour la cible 81 10 T C 5 SE 1 gt Q E 0 2 Et 0 1 9 2 0 01 Nb 93 30 90 70 Nombre de masse 90 34mCl i m 42K _ 44Sc 46Sc i m g 48Sc 58Co i mtg 60Co i m g 69mZn i m 72A S 74As 74mBr i m 76Br i m g 82mRb i m 84Rb i m g 86Y i m g 8 mY i m 88Y 89mNb i m 90Mo 90mY i m 92mNb i m 93mMo i m Toutes les donn es sont coh rentes avec les valeurs obtenues
57. ntamination en traitant les autres chantillons analyser par un d contaminant 34 Ainsi les chantillons pr lev s sur les cibles 108 Sn et 81 Nb ont t cette fois ci immerg s pendant une nuit dans un d contaminant GIGAPUR 05 puis frott s afin de s affranchir lors de la spectrom trie des l ments contaminants Pour exemple voici les r sultats spectrom triques de deux bouchons aluminium de deux cibles diff rentes mais de m me composition et provenant des m mes emplacements Figure 26 Comparaison du contenu isotopique de deux chantillons l un analys directement apr s pr l vement et l autre ayant subi une d contamination On remarque que les chantillons trait s par bain d contaminant pr sentent beaucoup moins de radio l ments Cette action est donc efficace et elle pr sente les avantages de r duire les risques de dispersion de la contamination labile en la pi geant dans un bain et m ne une analyse spectrom trique plus simple car la v rification manuelle est facilit e Cependant on remarquera la persistance du Lu Il existe donc encore m me apr s ce proc d une contamination fix e laquelle on ne peut se soustraire et que l on retrouve sur certaines pi ces Il faudra donc prendre en compte ce probl me en essayant de quantifier la contamination fix e sur les structures et pouvoir la rajouter aux r sultats obtenus par simulation afin de la prendre en compte lors
58. ombinaisons possibles rien qu au niveau de l architecture En effet entrent aussi en compte le type de mat riau cible sa densit et le temps d irradiation 3 3 Vie des cibles ISOLDE Les cibles sont fabriqu es dans un atelier partir de mat riaux non radioactifs mis a part pour les volumes cibles constitu s d uranium qui sont naturellement radioactifs Elles sont assembl es une a une manuellement en fonction de demandes exp rimentales pr cises Les cibles sont irradi es par le faisceau de protons de 1 4 GeV en provenance du PS Booster pendant des dur es de l ordre des quelques jours dur es d finies elles aussi par les besoins exp rimentaux Lors de l irradiation les protons vont interagir avec le noyau des atomes du volume cible par deux grands processus La spallation Le proton incident va jecter des nucl ons neutrons avec une grande nergie Ceux ci pourront leur tour engendrer d autres spallations ou mener des fragmentations Le noyau r siduel est excit du type Ao 1 As 2 ou Ag 3 de mani re la plus probable tant le nombre de masse de l atome cible et met alors des neutrons de basse nergie quelques MeV Figure 8 Processus de spallation La fragmentation Le noyau cible est divis en deux noyaux r siduels par le proton ou le neutron incident Ce ph nom ne ne peut se produire que dans le cas de particules incidentes de haute nergie Cette division est aussi
59. oss de quatre raies identifi es le num ro 2 aucune et le 3 une raie Les radio isotopes num ro 1 et 3 sont donc reconnus comme identifi s le num ro 2 est rejet par l analyse 3 1 6 Calcul de l activit moyenne pond r e Le calcul d activit A Bq g d un radio l ment se fait partir du calcul d activit de chacun des pics d mission du radio l ment consid r A Bq g Pour cela GENIE 2000 va calculer math matiquement l aire situ e sous chacun des pics d mission l aide du fit c est dire une gaussienne qui pouse le mieux possible la forme du pic tudi On arrive ainsi au nombre d v nements N ou nombre de coups pr sents dans un pic donn C est partir de cette valeur que s effectue le calcul de B N NMNxIxexm 1 P On divise le nombre de coups d tect s N d un pic par le temps de mesure de l chantillon A en seconde par l intensit d mission de la raie Z par la masse de l chantillon m en gramme et par le rendement de la cha ne de d tection celui ci tenant compte de l efficacit intrins que du d tecteur et de l efficacit g om trique de l chantillon On d termine ainsi l activit du pic consid r 29 Pour acc der l activit du radio l ment dans son ensemble le logiciel va faire la moyenne des activit s de tous les pics d tect s lui appartenant 2 i l Oo A pi DE 2 i l Oo A pi A Activit du i
60. qu on ne peut s y soustraire sous peine d obtenir des r sultats fauss s Ceci repr sente donc un obstacle de plus la mise en place d analyses spectrom triques syst matiques de nos cibles exp rimentales et d montre encore l avantage de l utilisation du code de calcul FLUKA 33 Les r sultats spectrom triques ont ensuite t confront s aux r sultats de simulation obtenus parall lement On a choisi de les pr senter sous forme de rapport Nous prendrons comme r f rence les r sultats spectrom triques car tant donn s qu ils sont de nature physique ils repr sentent le point de comparaison Ainsi on pourra v rifier que les r sultats de simulation se situent bien dans une fourchette d un facteur 10 autour de la valeur spectrom trique mesur e c est dire entre 0 1 et 10 Facteur acceptable pour l entreposage des d chets par PSI Cible 123 CaO Bouchon Al cible 123 Ca0 Bloc Cu 5 v D E Sg S 5 amp e k 53 5 Eg 0 5 O0 y o 2 55 oo 0 2 N Sol k S 3 20 30 40 50 60 50 55 60 65 70 Nombre de masse Nombre de masse Cible 123 CaO Vis Inox Cible 123 CaO Fil Ta c c 133Ba O o S 10 gt 5 Ei 145Pm 5 1 145Sm O J E r 0 1 172Hf 2 a a o 172Lu k RENE LL 173Lu 52 54 56 58 60 62 40 90 140 190 1 4lu Nombre de masse Nombre de masse 479Ta Figure 25 R sultats obtenus po
61. quelles forces assurent sa coh sion et quels genres d interactions peuvent s y d rouler Ces recherches fondamentales permettent une meilleure connaissance et surtout une meilleure ma trise des diverses applications des rayonnements ionisants De nombreuses exp riences sont donc cr es puis mises en place dans des installations exp rimentales Outre l apport de pr cieuses donn es scientifiques celles ci m nent la cr ation de d chets exp rimentaux La nature de ces d chets du fait de leur caract re radioactif n cessite un traitement part Ainsi parall lement celui de la recherche tout un domaine concernant la gestion des d chets existe d une mani re indissociable Celui ci est d ailleurs un sujet d actualit du fait de son impact sur l avenir de l environnement En effet certains d chets exp rimentaux pr sentant des p riodes de d croissance tr s longues poseront encore probl me dans une centaine d ann es La solution envisag e pour ce type de d chets est pour beaucoup de pays et notamment la Suisse le stockage d finitif en profondeur Celui ci demande donc la mise en place de m thodes d vacuation de d chets pr cises et s res Le sujet que nous allons aborder concerne l aide la mise en place d une proc dure d limination de cibles irradi es en provenance d une installation exp rimentale du CERN Cette proc dure s appuiera sur l utilisation d un code de calcul permettant de caract riser
62. r des g om tries d irradiation complexes ce qui va permettre d acc der des r sultats pr cis Ainsi divers types de figures g om triques peuvent tre d finies plans parall l pip de sph re cylindre ellipso de puis combin es pour acc der l architecture voulue La d termination des mat riaux composant la g om trie est possible a l aide des 25 types de mat riaux d j pr tablis dans Fluka Cependant il existe bien s r la possibilit den cr er de nouveaux ou de d finir des m langes de mat riaux 18 1 3 2 Limites associ es la simulation Les limites de simulation ont pour cons quence commune une augmentation des incertitudes li es aux r sultats et d ventuelles incoh rences Ces limites doivent tre connues pour tre prises en compte lors de l interpr tation des r sultats Tout d abord on est face la limite propre tous les programmes de simulation le temps de calcul Celui ci d pend du nombre de particules simul es c est dire dans notre cas du nombre de protons que l on veut faire interagir avec la cible Or on sait que ce nombre de protons va aussi d terminer l incertitude sur les r sultats d viation relative En effet en th orie la pr cision varie comme I o N est le nombre de particules simul es N Ainsi en multipliant par 4 le nombre de particules simul es les incertitudes devraient baisser de moiti Cependant quadrupler le nombre de particules signifie au
63. radiologiquement les structures de ces d chets L objet pr cis de cette tude sera de d finir le contenu isotopique de diff rents chantillons pr lev s sur ces cibles de deux mani res diff rentes On m nera donc en parall le une recherche par analyse spectrom trique et une recherche par simulation num rique afin de comparer les r sultats obtenus et ainsi valider ce code de calcul Cet expos est orient par choix vers le domaine spectrom trique Nous aborderons le sujet par une pr sentation du CERN et de l installation exp rimentale ISOLDE Ensuite nous nous pencherons sur la probl matique du sujet puis sur la m thodologie appliqu e pour la validation de cette technique Suivront une explication d taill e de la m thode spectrom trique et une pr sentation des r sultats obtenus Nous verrons pour finir les diff rentes m thodes de validations parall lement effectu es ainsi qu un exemple de proc dure d limination qui pourra tre mis en place Pr sentation 1 Le CERN Le CERN est l organisation europ enne pour la recherche nucl aire C est aussi le plus grand centre de physique des particules au monde Sa fonction est de rechercher les constituants fondamentaux de la mati re et leurs interactions L acronyme CERN signifie litt ralement Conseil Europ en pour la Recherche Nucl aire mais ce conseil cr e titre provisoire en 1952 lors de la cr ation du projet a t dissout en 1954 pour laisser p
64. repos s tous les d chets radioactifs de moyenne et faible activit en provenance de la m decine de la recherche et de l industrie Ce centre d entreposage tant le stade ultime avant le futur stockage en profondeur les d chets devrons d j tre conditionn s de mani re d finitive au moment de l entreposage Ainsi lorsque un site de stockage en profondeur aura t retenu un simple d placement vers le lieu de stockage sera n cessaire sans remaniement du conditionnement 2 2 Requ tes de PSI L Institut Paul Scherrer est l organisme qui prend en charge et g re ce centre Le conditionnement pr alable l entreposage des d chets se fait aussi par cet organisme Il existe donc diff rentes formalit s auxquelles il faut r pondre pour qu une limination correcte soit possible Dans notre cas apr s une rencontre et un change avec les responsables appartenant PSI il ressort que pour chaque cible vacuer il sera demand e Un inventaire de tous les metteurs a B et y dont la p riode est sup rieure 2 ans avec une pr cision d un facteur 10 sur l activit des radio l ments pr sents e Une s paration des l ments contenant des metteurs a afin de pouvoir les r partir entre les containers et ainsi r pondre aux limitations pr vues par le conditionnement e Une s paration pr alable des structures en aluminium car celles ci seront ensuite fondues dans des galettes en graphite pour r duire la surface de
65. sler L Ulrici Validation of the FLUKA Monte Carlo code for predicting induced radioactivity at high energy accelerators gt 30 June 2005 5 Yury E Titarenko Institute for Theoretical and Experimental Physics Experimental and Theoretical Study of the Yields of Residual Product Nuclei Produced in Thin Targets Irradiated by 100 2600 MeV Protons gt International Nuclear Data Committee February 2003 Site du CERN Http www cern ch Site de la commission de s curit Http safety commission web cern ch Site du service de spectrom trie http cern ch service spectrometry Site officiel du code de calcul FLUKA http www fluka org Site de la soci t Canberra http www canberra com Site de la NAGRA http www nagra ch index2 htm Site de l Institut Paul Scherrer http www psi ch Site de l Office F d ral de la Sant Publique http www bag admin ch strahlen f index php 50 Annexes 51 A nnexe 1 Mod lisation d chantillons pour l analvse spectrom tri Le logiciel LabSOCS qui a pourtant une grande maniabilit ne permet de mod liser que des chantillons de forme simple Pour les plus complexes il existe des mod lisations d finies que l ont peut faire voluer mais seulement de mani re tr s limit e Dans notre cas il se trouve qu elles ne sont pas adaptables la forme de nos chantillons Il ne nous reste donc plus qu assimiler nos sources des g om tries plus simples q
66. ssi quadrupler le temps de calcul faudra donc faire un compromis entre la pr cision recherch e et le temps de calcul afin d aboutir des valeurs honorables pour chacun de ces deux facteurs Ensuite on sait que la version 2003 de FLUKA utilis es pour nos tests poss de une lacune sur les calculs de filiation En effet ceux ci sont correctement effectu s jusqu la deuxi me g n ration d isotope cr e mais au del les autres g n rations ne sont pas prises en compte Ceci induit des erreurs qui pourront peut tre expliquer quelques incoh rences dans nos r sultats de test Toujours est il que lors de son utilisation en routine FLUKA aura b n fici de la derni re version qui corrige ces lacunes et prends en compte l ensemble des g n rations pour ses calculs Des incertitudes sur les r sultats sont de plus ajout es suite aux simplifications g om triques effectu es lors de la mod lisation En effet la complexit de l architecture r elle des cibles ne permet pas une reproduction exacte Figure 14 G om trie de mod lisation utilis e pour la simulation de la cible 123 CaO Enfin il existe aussi des incertitudes relatives aux mat riaux simul s En effet m me si tous les mat riaux peuvent tre mod lis s de mani re exacte par FLUKA il y a cependant des incertitudes au niveau de la composition exacte des mat riaux utilis s pour l assemblage des cibles Un listing actuel nous a t communiqu par le
67. ssoci s aux cibles kiss 12 2 L gislation Suisse 12 2 1 Projet de stockage des d chets radioactifs 13 2 2 ReQUetCS de PS Pl des ete an 13 3 Estimation de l inventaire radiologique 14 9 Spm annsi al LR rte ane tt ta ne 14 3 2 Apport de la m thode par simulation 00eensesr rassar 15 M thodologie de la validation 00000000000rr nn 16 3 les ldlelg OL elg gl el de ben fs cie 16 1 EL Pr l vement SENN Sa A a nd ae tes 16 25 DOG TOME Sea a i ka ln rit 18 STARA a a a a a a nent 18 RSI AISTOKM UG Sanaa eu do at een ne E e 18 1 3 2 Limites associ es la simulation sn t ere res te 19 1 9 9 MSE CR UVIO oiea e agna Dad nn 20 Spectrom trie NN asks a aa 22 1 Principe de la spectrom trie gamma 22 2 ACQUISITION C UN SPECIE aoao ri a a annee a 24 US SES da ne ec teen en ete 25 PRE OPT 88 0 sl I A Sa eau 27 3 Analyse d une spectrom trie ss 27 3 1 Logiciel de spectrom trie GENIE 2000 28 3 1 1 Soustraction du Drut detona sereen i as a 28 3 1 2 Logiciel de mod lisation Labsocs VV 28 3 1 3 Correction du pic de r f rence 28 Sl 4 COHEGNON Je lONICACH Serenade border eo a 29 8 1 5 Identification et quantification des radionucl ides 29 3 1 6 Calcul de l activit moyenne pond r e RL 29 3 1 7 Calcul de MDA Minimum Detectable Activity 30 3 2 V rification manuelle de l analyse 31 R sultats de l t
68. t Inox Cible 81 Nb Arriv e courant 2 Inox 10 10 I 5 Co f 44Sc 54Mn 60Co spectrom trie spectrom trie 2 Rapport simulation sur gt 5 T c O prar S 5 T T O Q Q G A 50 55 50 55 Nombre de masse Nombre de masse Cible 81 Nb Vis externe casserole Inox Cible 81 Nb Ecran casserole amont Inox 7 10 2 10 og og 85 54Mn57Co 8 E 1 445c 5 1 og d Ti 60Co a 8 E L 2 g 0 1 S 0 1 40 45 50 55 60 65 20 30 40 50 60 Nombre de masse Nombre de masse Cible 81 Nb Ecran casserole aval Inox Cible 81 Nb Bouchon amont Al 5 10 5 10 2 2 c c 1 1 Ey 53 ES 0 5 0 5 og 2 0 01 T 2 0 01 n a 0 aN G 0 001 S 0 001 20 30 40 50 60 20 30 40 50 60 70 Nombre de masse Nombre de masse Cible 81 Nb Bloc arriv e courant Cu Cible 81 Nb Bloc chauffage ligne Cu 5 10 5 10 ou 2 c c og o Se Si gt gt Eg Es an aaan no no n Ne 4 0 1 M 4 a N d N 2 2 g 0 01 E 0 1 50 55 60 65 70 50 55 60 65 Nombre de masse Nombre de masse 39 COMMENTAIRES SUR LA CIBLE 108 Sn et 81 Nb Apr s tude des r sultats on constate quelques divergences au niveau de certains chantillons malgr une bonne coh rence g n rale des r sultats Celles ci concernent plut t les l ments l gers dans to
69. teur de diff rents models de temps d irradiation et de d croissance diff rents Leurs caract ristiques sont d crites en Annexe 2 Les chantillons ont t pr lev s sur les cibles suivant des crit res bien d finis eux aussi On a choisi des chantillons par rapport leur localisation sur la cible amont aval et selon leur composition On a donc essay de couvrir au maximum la plage de diversit des cibles Les diff rentes caract ristiques des chantillons sont d crites en Annexe 3 Une fois pr lev s les chantillons subiront un bain dans une solution de d contamination puis seront frott s afin de s affranchir au mieux de la contamination labile Nous les placerons ensuite dans des sachets plastiques pour plus de s ret Figure 13 Echantillons pr lev s et bac de d contamination des chantillons 17 1 2 Spectrom tries Pour ce qui est de l tude spectrom trique on diff rentie les analyses des metteurs a et y Le principe de d tection et de caract risation est le m me cependant le premier type d analyse a est le plus laborieux En effet du fait que ces particules poss dent un parcours tr s faible dans la mati re elles sont difficilement d tectables C est pour cela que l chantillon analyser n cessite une longue pr paration afin de r duire au maximum l effet d auto absorption Il faut tout d abord limer ou dissoudre un petit morceau de l l ment analyser l aide d acide La s
70. tre de masse Mais ceci a peu d influence sur notre tude tant donn que nous nous int resserons qu la partie amovible ou amont c est dire la cible De plus tous les types de cible sont adaptables et interchangeables aux deux lignes de production Hobot Control Figure 2 Plan de l installation exp rimentale ISOLDE L installation ISOLDE est capable l heure actuelle de cr er pratiquement tous les sp cimens d ions Le choix de produire tel ou tel type dion est r git par les besoins exp rimentaux des diverses tudes men es au bout de chaque ligne de production Un planning tenant compte des besoins et de la dur e de chaque exp rience permet de pr voir la fabrication d un certain type de cible afin de cr er une esp ce d ion bien d finie chaque type d ion que l on veut produire correspond une architecture et une composition de cible bien sp cifique 3 2 Description des cibles ISOLDE Les cibles utilis es par l installation ISOLDE pour la production d ions radioactifs se pr sentent d une mani re g n rale comme un cylindre creux en aluminium ou casserole gt d environ trente centim tres de diam tre accol une structure m tallique plus complexe Cette derni re partie est celle que l on va accrocher au front end c est dire au d but de la partie fixe de la ligne de production Tout l int rieur de la cible est maintenu sous vide Cette Je amp architecture ext rieure est
71. truit l appareillage sophistiqu du laboratoire et assure son bon fonctionnement Il contribue galement la pr paration et la mise en oeuvre des exp riences scientifiques complexes ainsi qu l analyse et l interpr tation des r sultats Environ 6500 scientifiques soit la moiti des physiciens et physiciennes des particules dans le monde viennent utiliser les installations du CERN Ils repr sentent 500 universit s et plus de 80 nationalit s 2 S curit et radioprotection En raison la fois de son statut international et du caract re unique en Europe de certaines de ses activit s le CERN poss de une r glementation qui lui est propre en mati re de s curit Elle est fond e sur celles des Etats h tes France et Suisse et de pr f rence les plus avanc es Dans tous les cas le CERN est tenu de respecter les r gles en vigueur sur les territoires Fran ais et Helv tique et de veiller au maintient d un degr de s curit au moins gal celui qu offre leur r glementation propre Les responsabilit s et devoirs en mati re de s curit se trouvent tous les niveaux de la hi rarchie du CERN La complexit de l application de la radioprotection au CERN repose sur le fait que la France et la Suisse poss dent des l gislations diff rentes notamment dans le domaine de la gestion des d chets radioactifs Les accords du CERN avec les Pays H tes sont tels que les d chets produits sur le site de Meyrin seront totale
72. ubstance obtenue sera dispos e par lectro d p t sur un support afin que la couche mesurer soit la plus fine possible limitation de l auto absorption Cela repr sente donc un long processus de pr paration chimique impossible mettre en uvre face un nombre lev d chantillons analyser La spectrom trie y elle ne n cessite aucun traitement de l l ment analyser Celui ci sera dispos tel quel devant le d tecteur Pour ce qui est des metteurs leur caract risation est plus que complexe tant donn que le spectre d mission n est pas constitu de diff rentes raies mais d un spectre continu Celui ci est form par l nergie port e par les lectrons Cette nergie r sultant d un partage entre les lectrons et les muons mis Chaque spectre est caract ristique d un radio l ment mais partir du moment o il a plusieurs radionucl ides les spectres s additionnent et aucune caract risation n est possible C est pour cela que nous nous limiterons seulement une recherche des metteurs y et nous ne prendrons en compte que ces l ments pour l tude De l si nous arrivons a prouver que le code de calcul est valide pour les metteurs y nous admettrons qu il l est aussi pour les metteurs a et B Nous pourrions par la suite mesurer par spectrom trie a certains l ments pris en compte dans l tude pour preuve du bon fonctionnement du code de calcul 1 3 Pr sentation de FLUKA FL
73. ude sssssessseseeerceccecccceneceuceuceuceuceuceuceuceue 33 Validations compl mentaires rr 41 1 Comparaison par mesure de d bit d quivalent de dose 41 ST ana a aaa a 41 nl LES LS RA OR NR RN ON 42 RTS tat a ee a a SR en Ce 42 2 Comparaison des sections efficaces 42 2 EGEMEN AAN RE un na ae Mie na il 42 2 24 MISE EMOCUV encens annee ne ae nn ent eee ne nee ecrans 43 2A PRESUNA SPP a la a A GA A 44 PG ONGUSI IN a rir a a ad inna bara 46 Proc dure d vacuation terme nn nrneneenennennennenennnne 47 CORCIUSION ES eee a 49 BIDIOOPADAIOEE ne E 90 ANNEXOS sasssa a na 51 Annexe 1 Mod lisation d chantillons pour l analyse spectrom trique yv 52 Annexe 2 Caract ristiques de cibles 55 Annexe 3 Echantillons tudi s issus 56 Annexe 4 Ensemble des r sultats de l tude 0 eer ars 60 R sultats de la cible 123 CaO anna need ten doter tee 60 kesullalsde la cible 108 SR hersein ns cie np 62 R sultats d la Cible ST ND his i sas at nana en e antenne anne Et 65 Annexe 5 Comparaison des valeurs de sections efficaces 68 Introduction Le monde de la recherche fondamentale est un monde form de divers domaines recouvrant l ensemble des sciences Parmi ces diff rents domaines il existe celui de la recherche nucl aire qui permet d explorer ce dont la mati re est faite
74. ue nous pourront exploiter Plusieurs g om tries simples peuvent mod liser nos chantillons Nous allons essayer toutes les g om tries s approchant le plus de nos chantillons TT p Essai de mod lisation par deux types de formes dad u complexe g om triques simples Un probl me se pose aussi dans la fa on dont on assimile notre g om trie r elle une g om trie de mod lisation simple En effet on peut garder la m me densit dans un volume diff rent et donc changer la masse ou adapter la densit en gardant la m me masse pour un volume diff rent Choix de la Choix de g om trie de la densit mod lisation Echantillon complexe Nous allons donc pour chacun des chantillons examiner les diff rentes combinaisons qui s offrent nous tout en ne gardant au final que la plus p jorative du point de vue de l activit Ooo M me densit pour un volume diff rent Ooo La densit est plus faible car la masse a t repartie dans un volume plus grand Oooo La densit est plus importante car la masse a t repartie dans un volume plus petit Echantillon n 1 E Profil Dessus Diff rents essais de mod lisation S 5 Activit moyenne pond r e 53 Echantillon n 2 V 12 8 cm m 103g d 8 06 g cm Dessus Profil Diff rents essais de mod lisation a sn Bi Bii o M3 2 65 UN ME EE E tar 3 12 15 247 234 7 A
75. ur avant le pr l vement d chantillons le d bit de dose 10 cm de la cible 81 Nb en diff rents points Nous avons parall lement mod lis cette cible dans son ensemble l aide de FLUKA et simul le d bit de dose aux m mes emplacements Les mesures ont t faites l aide d un radiam tre AD6 Cet appareil est un tube Geiger M ller dont la gamme d nergie se situe entre 60 KeV et 1 3 MeV Il permet de mesurer des d bits d quivalent de dose dans une fourchette de 0 5 uSv h 10 mSv h Ces mesures concernent la cible 81 Nb Arri re Amont du A C Aval du faisceau faisceau Figure 28 Vue de dessus d une cible avec d finition des points de mesure du d bit d quivalent de dose CIBLE 41 1 2 Simulation Parall lement le calcul du d bit de dose s effectue en trois phases e On simule tout d abord l activation de la cible suite l irradiation par le faisceau de proton Utilisation de la m me mod lisation que pour la caract risation radiologique e Calcul de la d croissance jusqu la date de la mesure e Simulation de l mission gamma pour pouvoir ensuite calculer le d bit d quivalent de dose autour de la cible On peut partir de ce moment l acc der la valeur du d bit de dose aux points voulus c est dire dans notre cas aux points B C et D 1 3 R sultats Table 5 Comparaison des r sultats de d bit d quivalent de dose obtenus par simulation et par mesure
76. ur la cible 123 CaO COMMENTAIRES SUR LA CIBLE 123 CaO On remarque que pour les trois premiers chantillons Bouchon Al Bloc Cu et Vis inox les r sultats se placent bien dans la fourchette d finie par PSI Cependant pour ce qui est du fil de tantale on remarque que le Pm ne r pond pas tout fait aux crit res En effet la valeur d activit est surestim e par la simulation Il faudra tout d abord v rifier l analyse spectrom trique afin de s assurer que les valeurs d activit s ont t calcul es de mani re correcte par le logiciel Ensuite on recherchera ce qui peut tre la cause de cet cart Sur ce lot d chantillons on notera donc que la m thode par simulation tendance sous estimer l g rement les valeurs d activit mais reste tr s coh rente Seuls les isotopes reconnus en m me temps par la spectrom trie et la simulation figurent sur ces graphiques En effet de nombreux autres isotopes ont t trouv s par la simulation et ceci du fait que le code de calcul liste aussi les metteurs a et B purs qui sont bien s r ind celables avec un d tecteur y Concernant les isotopes d tect s par l analyse spectrom trique certains ne sont pas retrouv s par simulation Ceci s explique par le fait que les chantillons sont tr s souvent contamin s par les radio isotopes cr es par les structures voisines Cependant cette contamination n est pas calculable par simulation On va donc chercher enlever cette co
77. us types de mat riaux crans casserole en inox bouchon en aluminium bloc en cuivre Les probl mes de surestimation des r sultats par FLUKA peuvent tre r solus en v rifiant bien que l activit mesur e par spectrom trie est juste Si c est le cas il faudra rechercher une ventuelle erreur dans la simulation Si tout est normal on peut finalement expliquer cet cart par l incertitude que l on a sur la composition des mat riaux utilis s dans les cibles Les sous estimations elles peuvent s expliquer par la surestimation que l on a faite sur les activit s avec les g om tries de mod lisation de Labsocs De plus il reste la possibilit que tous les mod les nucl aires employ s dans FLUKA ne d crivent pas la r alit dans tous les cas imaginables Concernant les erreurs associ es aux rapports pr sent s dans les graphiques elles r sultent d une part des erreurs spectrom triques et d autre part de la simulation Les erreurs spectrom triques importantes concernent des radio l ments dont l activit est proche de la MDA Dans certains cas l activit calcul e est m me inf rieure celle ci Ceci est possible en signifiant manuellement un radio l ment lorsque nous sommes s r de sa pr sence C est en effet le cas pour les l ments de filiation comme le Sc provenant du Ti La pr sence du premier va de paire avec celle du deuxi me car au stade de d croissance de nos cibles ces deux radio isotopes sont

Caractérisation de cibles expérimentales

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