Bilan et perspectives

Plac´e `a seulement 7, 2 m d’un coeur de r´eacteur nucl´eaire et de conception relativement simple, le d´etecteur Nucifer a pu d´etecter un taux de 281 ± 7, 1 antineutrinos par jour sur onze cycles de r´eacteur ON r´epartis sur une ann´ee. La stabilit´e du d´etecteur a ´et´e confirm´ee au niveau du pourcent par des mesures r´ealis´ees `a plusieurs mois d’intervalle et aucun probl`eme de s´ecurit´e n’a ´et´e report´e tout au long de l’acquisition. Un suivi du r´eacteur a pu ˆetre r´ealis´e `

a l’´echelle de cinq jours avec une pr´ecision statistique de 7 % sur le taux de comptage moyen, limit´ee par l’important bruit de fond accidentel induit par le r´eacteur.

Sur une p´eriode de 144 jours de r´eacteur ON, le taux moyen mesur´e d’antineutrinos permet- trait de confirmer `a 95 % de confiance la pr´esence de 1, 55 kg de plutonium 239 dans le cœur d’Osiris, dans le cadre d’un combustible de type MOX destin´e `a brˆuler du plutonium de qualit´e

Chapitre 5. Pr´ediction et sensibilit´e de Nucifer 70 militaire. Les conditions d´efavorables de bruit de fond dues `a la proximit´e du cœur ainsi que du circuit de d´esactivation empˆechent malheureusement de r´ealiser un suivi plus pr´ecis du r´eacteur `

a l’´echelle de la journ´ee. De plus, la faible protection de Nucifer aux muons atmosph´eriques et donc aux neutrons induits par spallation rend le d´etecteur sensible aux variations de pres- sion qui ont pu ˆetre corrig´ees en mesurant une droite de corr´elation moyenne. Des fluctuations r´esiduelles autour de cette droite apparaissent lorsqu’on veut suivre l’´evolution du r´eacteur `a la journ´ee. Combin´ees `a l’importante erreur statistique engendr´ee par le bruit accidentel, ces fluctuations expliquent que seules des p´eriodes d’au moins cinq jours sont pr´esent´ees ici.

Concernant la pr´ediction du taux d’antineutrinos, la calibration imparfaite du d´etecteur avec la simulation GEANT-4 implique une incertitude qui est la plus grande de nos incertitudes syst´ematiques : 3, 3 % due aux coupures en ´energie. Cette incertitude doit pouvoir ˆetre r´eduite dans de prochaines ´etudes.

Par la suite, le d´etecteur Nucifer pourrait ˆetre d´eploy´e aupr`es d’un r´eacteur de puissance dans un site plus favorable. ´Etant donn´e la puissance bien sup´erieure d’un tel r´eacteur par rapport `

a Osiris, il est possible d’´eloigner le d´etecteur du cœur tout en ayant un taux d’antineutrinos d´etect´es plus ´elev´e : `a 20 m, on peut attendre encore plus de 490 antineutrinos d´etect´es par jour et par GWthdans Nucifer en supposant la mˆeme efficacit´e de d´etection. S’´eloigner du cœur permet ainsi de r´eduire le bruit de fond accidentel venant du r´eacteur tout en diminuant la quantit´e de blindage n´ecessaire. Avec moins de blindages, nous pouvons attendre moins de bruit corr´el´e car tout ce qui entoure le d´etecteur constitue une cible pour les muons qui vont produire des neutrons rapides. Dans ces conditions plus favorables et avec un r´eacteur commercial qui ´epuise totalement son combustible sans rechargements trop rapproch´es et avec un plus faible enrichissement en uranium 235, le d´etecteur pourrait ˆetre sensible `a l’´evolution de 10 % du taux d’antineutrinos d´etect´es et ainsi tester d’autres sc´enarios de diversions avec plus de sensibilit´e.

Troisi`eme partie

L’exp´erience St´er´eo

Chapitre 6

Pr´esentation de l’exp´erience St´er´eo

L’exp´erience St´er´eo s’inscrit dans la ligne directe des travaux r´ealis´es `a l’IRFU commen¸c´es par la r´e´evaluation des spectres antineutrinos de r´eacteurs et d´ebouchant sur l’anomalie r´eacteur. Ce d´etecteur utilise une technologie similaire au d´etecteur Nucifer tout en am´eliorant ses per- formances. Install´e `a dix m`etres du r´eacteur `a haut de flux (RHF) de l’Institut Laue Langevin (ILL) `a Grenoble, il a pour but de d´emontrer l’existence ou non d’une nouvelle oscillation `a courte distance `a travers un ´etat st´erile du neutrino `a l’eV. Pour cela, le choix s’est port´e sur un d´etecteur segment´e en plusieurs cellules afin de pouvoir observer une ´eventuelle distorsion du spectre en ´energie en fonction de la distance entre la source et le d´etecteur tout en s’affranchis- sant au maximum des syst´ematiques li´ees `a la pr´ediction. Pour ˆetre suffisamment pr´ecis et ainsi aboutir `a un r´esultat sans ambigu¨ıt´e, le d´etecteur doit certes poss´eder de tr`es bonnes capacit´es de reconstruction des ´ev´enements mais aussi s’affranchir de tout bruit pouvant d´et´eriorer sa sensibilit´e.

6.1

Introduction `a l’exp´erience

D´ebut´ee en 2011 `a la suite de la d´ecouverte de l’anomalie r´eacteur et financ´ee en 2013 par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), l’exp´erience St´er´eo fait partie des diff´erentes exp´eriences visant `a conclure sur l’existence ou non d’un neutrino st´erile de l’ordre de l’´electron- volt. Pour ce faire, le d´etecteur est plac´e `a dix m`etres d’un r´eacteur nucl´eaire de recherche, le r´eacteur `a haut flux de l’ILL qui accueille de nombreuses autres exp´eriences utilisant des faisceaux de neutrons et de rayons gammas avec parfois une instrumentation g´en´erant d’im- portants champs magn´etiques. D`es lors, il faudra composer avec cet environnement d´efavorable pour r´ealiser des mesures les plus pr´ecises possibles.