L’influence de plusieurs modèles nucléaires régissant le processus de désexcitation des frag- ments de fission a déjà été étudiée par D. Régnier durant sa thèse [7]. Les modèles qu’il a testé sont consignés dans le Tableau B.5.1. Ces études ont permis de sélectionner la combinaison de modèles reproduisant au mieux les observables de fission. La sélection se compose alors du modèle de densité de niveaux Composite Gilbert-Cameron Model (CGCM), du modèle de po- tentiel optique de Köning-Delaroche (KD) et du modèle de fonction de force gamma Enhanced Generelized Lorentzian (EGLO).
Modèles sélectionnés Modèles testés
Spin cut-off initial σL=KL et σH=KH /
Densité de niveaux CGCM CTM, CGCM, HFB∗
Potentiel optique KD KD, JLM
Fonction de force gamma EGLO SLO, EGLO, HF+BCS
Désexcitation n/γ Couplé Non-couplé, Couplé
Tableau B.5.1 – Modèles testés et sélectionnés par D. Régnier lors de sa thèse [7].
HFB∗ désigne la densité de niveaux ρ(E, J, π) dans laquelle ρ(E) est issue des calculs HFB et les fonctions analytiques P(J) et P (π) sont celles du modèle CGCM.
Le point de départ des études présentées ici est une simulation réalisée avec les modèles du Tableau B.5.1. Les valeurs des cinq paramètres et de certains résultats de la simulation sont présentées dans le Tableau B.5.2. Ce tableau montre que le code reproduit bien les multipli- cités neutrons totales (νtot) (observable cible), des fragments légers (ν
5.1. CALCUL DE RÉFÉRENCE
La multiplicité neutron en fonction de la masse des fragments (ν(A)) reproduit très bien les différentes structures présentes dans les données expérimentales comme par exemple le plateau entre les masse 95 et 105 uma (Figure B.5.1). Le code prédit bien le spectre de neutrons (PFNS) visible sur la Figure B.5.1. En effet l’écart relatif entre les résultats du calcul et les données expérimentales est inférieur à 5 % pour des énergies de neutron (n) comprises entre 500 keV et
5 MeV. Pour des valeurs de nsupérieures à 5 MeV, le calcul sous-évalue les données évaluées de
Mannahrt et expérimentales de Poenitz [58]. L’énergie moyenne du PFNS obtenue par le calcul est égale à 2.12 MeV ce qui correspond exactement à celle de la référence de W. Mannhart [103]. Avec cette combinaison de modèles, le calcul FIFRELIN reproduit donc très bien l’ensemble des observables neutrons.
RminT RmaxT krig σL σH νL νH νtot
Calcul 0.30 1.41 1.0 10.5 11.0 2.047 1.709 3.756
Vorobyev (2004) [62] 2.051 1.698 3.756
Tableau B.5.2 – Paramètres de la simulation et multiplicités neutrons moyennes. Les incertitudes statistiques sur les résultats du calcul sont : σν ∼5.10−3.
[uma] e pr Masse A 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 ν 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Calcul Walsh (1977) Budtz-Jorgensen (1988) Vorobyev (2004) k (2014) o o G [MeV] n ∈ 0 1 2 3 4 5 6 7 8
une maxwellienne (T=1.42 MeV)
a Rapport 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 Calcul valuation) e Mannhart ( Poenitz (1982)
Figure B.5.1 – Multiplicités neutrons en fonction de la masse des fragments (gauche) et spectres de neutrons rapportés à une maxwellienne de température T=1.42 MeV (gauche).
Les observables moyennes gammas obtenues par le calcul sont comparées aux données expé- rimentales de R. Billnert et al. [67] et A. Oberstedt et al. [68] dans le TableauB.5.3. Les données présentées sont celles acquises avec la même fenêtre temporelle d’acquisition de 3 ns et le même seuil en énergie de 100 keV que ceux utilisés lors du calcul. Malgré une surestimation de l’énergie moyenne gamma totale (< Etot
γ >) et de la multiplicité gamma (M tot
γ ) respectivement d’environ
1.5 MeV et 1 gamma, le code reproduit parfaitement l’énergie gamma moyenne (< γ >) des
données expérimentales (à l’intérieur des barres d’erreur).
Le code reproduit bien les spectres de gammas prompts (PFGS) expérimentaux jusqu’à 6 MeV et l’ensemble des structures à basse énergie des données expérimentales comme le montre la FigureB.5.2. La bonne reproduction de ces structures vient de la prise en compte de l’ensemble des informations de structures nucléaires présentes dans la base de données RIPL-3. La contri- bution des gammas émis obtenue à partir des données de RIPL-3 au PFGS total est montrée sur la FigureB.5.2. Pour des énergies < γ >inférieure à 1.5 MeV, le calcul surestime les PFGS
expérimentaux de 10 à 20 % (FigureB.5.2).
Finalement le code reproduit bien le comportement des observables gammas, mais dans l’en- semble il surestime leur valeur. L’énergie gamma totale étant égale à l’énergie d’excitation des fragments après l’émission neutron1, cela veut dire que l’énergie évacuée par les neutrons est
CHAPITRE 5. INFLUENCE DES MODÈLES SUR LES OBSERVABLES DE FISSION trop faible. Cela est en partie dû à la sous-estimation du PFNS pour n>5 MeV.
Cette simulation est qualifiée de simulation de référence, au sens où elle permet de reproduire au mieux un certain nombre d’observables dans l’état actuel du code.
Expériences Mtotγ < Eγtot>[MeV] < γ >[MeV]
Calcul 9.92 7.90 0.796
Billnert [67] 8.3±0.08 6.64±0.08 0.80 ±0.01 Oberstedt [68] 8.28±0.13 6.65±0.10 0.80±0.02
Tableau B.5.3 – Observables gammas moyennes (∆t=3 ns ; Ecut=0.1 MeV). Les incertitudes
statistiques associées au calcul sont σM ∼ 3.10−2, σE ∼ 1.5 10−2 MeV et σ∼ 1.10−3 MeV. Ces
résultats sont obtenus avec les modèles nucléaires sélectionnés dans le Tableau B.5.1.
[MeV] γ ∈ 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 / Fission/ MeVγ M 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Calcul Verbinski (1973) Billnert (2012) Chyzh (2012) [MeV] γ ∈ 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 / Fission/ MeVγ M 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Calcul RIPL-3
Figure B.5.2 – Spectres gammas prompts de fission de basse énergie comparés aux données expérimentales (gauche) et représentés avec la contribution provenant des données de structures de RIPL-3 (droite) (∆t =3 ns ; Ecut = ø). Ces résultats sont obtenus avec les modèles nucléaires sélectionnés dans le Tableau B.5.1.
Un des objectifs de cette thèse est donc d’améliorer la prédiction des observables de fission par le code FIFRELIN comme le PFGS ou le PFNS. Une attention particulière est portée à la reproduction des observables gammas. Le Chapitre 4, décrivant le traitement du processus de désexcitation réalisé dans FIFRELIN, montre que les paramètres influençant l’émission gamma sont les modèles décrivant :
— l’état initial des fragments de fission (E∗, J, π) et notamment leur moment angulaire total initial.
— la densité de niveaux ρ(E, J, π). — la fonction de force gamma fXL(γ).
Chacun des trois points énumérés ci-dessus fait donc l’objet d’une section de ce chapitre. Dans la Section5.2, je vais présenter les travaux relatifs à la description de l’état initial des fragments et notamment à des modèles décrivant le moment angulaire total des fragments. Une attention particulière est portée sur la dépendance de ce moment angulaire à l’énergie d’excitation initiale des fragments. Ensuite, dans la Section5.3, nous nous intéresserons à l’influence de différents modèles nécessaires à la construction du schéma de niveaux des fragments. Cette étude est principalement menée sur les ingrédients des modèles CGCM et des modèles microscopiques HFB. Généralement les modèles SLO et EGLO sont utilisés pour décrire les fonctions de force gamma (RSF). Ces modèles sont adaptés à la description de noyaux sphériques. Dans la Section 5.4 l’influence de la prise en compte de la déformation des fragments dans les RSF est étudiée.