Study of the O-16(n,alpha)C-13 cross section measurement between the energy threshold and 10MeV neutron energy

Etude de la mesure de la section efficace de la réaction 16O(n,alpha)¹³C du seuil à 10 MeV

Bastien Galhaut (1)

1 LPCC - Laboratoire de physique corpusculaire de Caen

SCALP (Scintillating ionization Chamber for ALpha particle production in neutron induced reactions) is an experimental device conceived to measure the cross section of the n-induced reaction on oxygène O-16(n,alpha)C-13. This latter reaction belongs to the HPRL (High Priority Request List) NEA list and is relevant in reactor physics because of the helium production affecting important fast and thermal neutron reactor's parameters.The Monte Carlo simulations with Geant4 showed that the device (a scintillating ionization chamber surrounded by four photomultipliers tubes) can measure and discriminate the different reactions inside the scintillating ion chamber. Cross section of O-16(n,alpha)C-13 and F-19(n,alpha)N-16 (used for cross section normalisation) reactions between the energy threshold and 10MeV could be experimentally measured with a 15% relative accuracy. However some improvement will be necessary to obtain lower uncertainties as requested by the NEA : O-16(n,alpha)C-13 cross section measurement with a accuracy better than 10%.

SCALP (Scintillating ionization Chamber for ALpha particle production in neutron induced reactions) est un dispositif expérimental conçu pour la mesure de la section efficace de la réaction O-16(n,alpha)C-13. Cette réaction fait partie de la HPRL (High Priority Request List) de la NEA. Elle est très importante pour la physique des réacteurs car la production d'hélium a des conséquences sur le fonctionnement des réacteurs électrogènes à neutrons thermiques et neutrons rapides.Les simulations Monte Carlo effectuées avec Geant4 montrent que le dispositif conçu (une chambre d'ionisation scintillante entourée de quatre photo-multiplicateurs) est apte à la mesure de la section efficace. Les sections efficaces des réactions O-16(n,alpha)C-13 et F-19(n,alpha)N-16 (réaction nucléaire étudiée pour la normalisation en section efficace) entre le seuil en énergie et 10MeV peuvent être mesurées expérimentalement avec une erreur relative minimale de 15%.Toutefois, il faudra en améliorer les performances pour obtenir de plus faibles incertitudes comme requis par la NEA : une mesure de la section efficace de la réaction O-16(n,alpha)C-13 avec une précision inférieure à 10%.

Mots clés: Helium production from neutron induced reactions; Scintillating ionization chamber; Photomultipliers tubes; Cross section measurements; Monte Carlo simulations

Mots clés: Production d'hélium par réaction induite d'un neutron sur l'oxygène; Chambre d'ionisation scintillante

Domaines: Physique [physics]

Bastien Galhaut. Etude de la mesure de la section efficace de la réaction 16O(n,alpha)¹³C du seuil à 10 MeV. Physique [physics]. Normandie Université, 2017. Français. ⟨NNT : 2017NORMC231⟩. ⟨tel-01689841⟩