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Fiche détaillée Thèses
Université de Caen (13/11/1998), A.C.C. Villari (Dir.)
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These_L.Maunoury.pdf(29.4 MB)
Production de faisceaux d'ions radioactifs multicharges pour SPIRAL : Etudes et realisation du premier ensemble cible-source
Laurent Maunoury1

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet SPIRAL qui consiste à produire puis à accélérer un faisceau d'ions multichargés. Ce travail a porté essentiellement sur la partie production et ionisation du faisceau d'ions radioactifs. Un premier ensemble cible-source (NANOGAN II) a été étudié, réalisé puis testé. Il est destiné uniquement à la production de faisceau d'ions radioactifs multichargés de type gaz. Des tests "hors ligne" et "en ligne" ont montré que cet ensemble répond au cahier des charges du projet SPIRAL et qu'il est fin prêt à être mis en fonctionnement dans la casemate de production. A partir de ces tests, les intensités disponibles des futurs faisceaux de SPIRAL ont été calculées. Une étude détaillée de la diffusion d'un atome dans une cible de carbone a été faite. L'expression de l'efficacité de diffusion, à partir des équations de la diffusion (lois de Fick), a été déduite. Cette efficacité dépend des paramètres suivants : la température, la taille des grains composants la cible, les coefficients d'Arrhénius et la période radioactive. Le développement de trois méthodes expérimentales et la confrontation d'expérience/théorie ont permis de comprendre ce processus dans la cible de production et de déduire les coefficients d'Arrhénius pour les gaz rares. Une autre étude des cibles de production est présentée. Elle concerne la distribution de température permettant leur utilisation pendant plus d'un mois à une température de 2400 K. Deux développements ont été étudiés pour le futur de SPIRAL. Le premier (1+/n+) consiste en la transformation d'un faisceau monochargé en un faisceau multichargé grâce à une source R.C.E. Ceci permettra d'utiliser la source multichargé hors de la casemate de production et ainsi d'avoir des sources monochargées adaptées à de nombreux types d'éléments. L'autre développement (SPIRAL-II) est destiné à la production d'atomes radioactifs riches en neutrons crées par la fission de l'uranium induite par des neutrons rapides. Le faisceau de neutron est produit par le stripping/break-up d'un faisceau de deutons dans un convertisseur. Cette solution, très prometteuse, est en cours d'étude et fait partie d'un programme de Recherche Européen.
1 :  GANIL - Grand Accélérateur National d'Ions Lourds
Faisceau d'ions radioactifs – Ions multichargés – Processus de diffusion – Sources d'ions – Résonance cyclotronique – Sources de neutrons

This thesis is related to the SPIRAL project which consists in the production, the ionisation and the acceleration of multicharged radioactive ions. A first target-ion source system, dedicated to the production of gazeous ions, called NANOGAN II, has been built, studied, and tested. "Off line" and "on line" tests have demonstrated that this target-ion source system fits the requirements of the SPIRAL project and that it is ready to be used inside the production cave. From these tests, the expected SPIRAL beam intensities were calculated. A detailled study of the diffusion of atom inside the graphite target have been performed. The expression of the diffusion efficiency has been deduced from the basic diffusion laws (Fick's laws). This efficiency depends on the following parameters : the temperature, the grain size, the Arrhenius coefficients and the half-life time. The development of three experimental methods and the comparison of the experimental datas with the theory allowed us to further understand the diffusion process of atoms inside the production target and to deduce the Arrhenuis coefficients for noble gaz. Another study dedicated to the temperature distribution inside the production target is presented. This study predicts that the target can be kept at a high temperature of 2400 K more than one month. Two other developments have been studied for SPIRAL. The first, called 1+/n+, consists in the injection of a monocharged ion beam inside and E.C.R. ion source in order to boost the charge state of the beam. This method will allow to use the high efficiency multicharged ion source outside the production cave and, by this way, to operate with different kind of monocharged ion source dedicated to specific elements. The second development, called SPIRAL-II, is devoted to the production of radioactive neutron-rich atoms created with the induced uranium fission using fast neutrons. The neutron beam stems from the stripping/break-up of a deuteron beam inside a converter. This very promising solution is in progress and belongs to a European Researsh program.

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