Comparaison entre les probabilités obtenues par réaction

La gure E.20 représente la probabilité de ssion de l'237U^∗ en fonction de l'énergie d'excitation, comparée à l'évaluation JENDL 4.0 qui représente la probabilité induite par neutron. L'accord est excellent entre les probabilités mesurée et induite par neutron sur toute la gamme d'énergie. La contribution aux réactions de pré-équilibre, qui n'a pu être soustraite du calcul de la section ecace de formation du noyau composé après absorption d'un neutron, est donc négligeable à ces énergies d'excitation.

La gure E.21 représente la probabilité d'émission gamma de l'237U^∗ en fonction de l'énergie d'excitation, comparée à l'évaluation JENDL 4.0. La probabilité d'émission gamma mesurée est plusieurs fois plus élevée que la probabilité induite par neutron évaluée par JENDL, avec un écart minimum d'un facteur 3 à 6,5 MeV. Tout comme la réaction (d, p), la principale raison de cet écart est interprétée comme étant la conséquence de la diérence de moment angulaire peuplée entre la réaction de transfert et la réaction induite par neutron associée.

Une autre raison (mais de moindre importance) pouvant contribuer à ces écarts est liée à la largeur de la fenêtre temporelle de détection des gammas qui, à cause de la faible statistique de réaction, a été xée à 120 canaux (alors qu'elle n'est que de 35 canaux pour les trois autres réactions étudiées). Par conséquent, d'après les conclusions de l'étude de la section D.5.1, la probabilité d'émission gamma est probablement légèrement surestimée (de l'ordre de quelques pourcents) compte tenu qu'une proportion des neutrons n'a pas pu être supprimée par temps de vol.

E. Interprétation des résultats

Figure E.21.: Probabilité d'émission gamma de l'237U^∗ en fonction de l'énergie d'excitation comparée à l'évaluation JENDL 4.0.

dans un domaine d'énergie où les deux sont en compétition. A partir d'environ 6 MeV, l'accord entre les probabilités de ssion mesurée et évaluée est très bon alors que pour ces énergies, il existe de fortes diérences entre les probabilités d'émission gamma mesurée et évaluée. L'explication de ces résultats est loin d'être évidente. En eet, si l'émission neutron est réduite en réaction de transfert par rapport aux réactions directes, on pourrait s'attendre à ce que la probabilité d'émission gamma ainsi que la probabilité de ssion augmentent. Or, les résultats de la gure E.22 montrent qu'à partir d'une certaine énergie, seule l'émission gamma semble impactée par la réduction de l'émission neutron. Tout comme pour la réaction238U (d, p), ces observations suggèrent que pour une énergie d'excitation donnée, la voie de désexcitation du noyau composé par ssion est moins sensible à la voie d'entrée (réaction de transfert ou réaction induite par neutron) que ne l'est la voie de désexcitation par émission gamma. Pourtant, on pourrait s'attendre à ce que pour des énergies d'excitation supérieures au Sn, la densité de niveaux des actinides est susamment élevée pour que le nombre de voies ouvertes par émission gamma Nγ(E^∗, J^π)ne soit pas très sensible au moment angulaire du noyau composé. De même, la densité de niveaux au dessus des barrières de ssion devrait être très élevée ce qui rendrait la ssion peu sensible au moment angulaire. Cette discussion sera reprise et développée grâce à l'appui de calculs théoriques à la section E.3.2.3.

E.3.2. Calculs basés sur le modèle statistique

E.3.2.1. Calculs de désexcitation avec EVITA

Des calculs de probabilité de ssion et d'émission gamma de l'237U^∗ ont également été réalisés par le code EVITA. La gure E.23 représente les probabilités d'émission gamma et de ssion calculées par EVITA pour l'237U^∗ en fonction de ses états quantiques

Figure E.22.: Probabilités de ssion et d'émission gamma de l'237U^∗ comparées aux don-nées évaluées dans une région énergétique commune.

(E^∗, J^π). Les calculs couvrent la plage énergétique d'intérêt [Sn-Sn+1,0 MeV] pour laquelle l'émission gamma et la ssion sont en compétition. Les probabilités d'émission gamma et de ssion induite par neutron JENDL 4.0 servant de référence sont également représentées sur la même gure. Le comportement des probabilités d'émission gamma est similaire à celui observé pour l'239U^∗ sur la gure E.10. Par contre, on observe de nombreuses uctuations pour les valeurs des probabilités de ssion dont l'origine est liée aux états de classe II ou de classe III intégrés dans le code EVITA, puisque la barrière de ssion est modélisée par trois bosses pour ce noyau. Lorsque l'énergie d'excitation est voisine de l'énergie d'un ou de deux états, il y a des phénomènes de résonances qui induisent des uctuations sur la section ecace et donc sur les probabilités de ssion. E.3.2.2. Extraction de la distribution de spin

On applique ici la même procédure décrite à la section E.2.2.2 pour vérier s'il est pos-sible, à l'aide des calculs théoriques, de reproduire la probabilité de ssion JENDL 4.0 à partir de la distribution de spin extraite de la probabilité d'émission gamma JENDL 4.0 et vice-versa. Puis on appliquera la même procédure aux probabilités d'émission gamma et de ssion expérimentales mesurées pour la réaction 238U (³He,⁴He) an de conclure sur la possibilité ou non de pouvoir expliquer les résultats des probabilités de transfert pour l'237U^∗ à l'aide des calculs basés sur le modèle statistique.

Probabilités induites par neutron A partir des calculs EVITA et de l'équation E.10, la distribution de spin des probabilités d'émission gamma et de ssion issues de JENDL 4.0 sont extraites pour l'237U^∗ en ajustant les probabilités entre 5,6 et 6,3 MeV (do-maine d'énergie où elles sont du même ordre de grandeur). La gure E.24 représente

E. Interprétation des résultats

Figure E.23.: Probabilités d'émission gamma (à gauche) et de ssion (à droite) calculées de l'237U^∗ en fonction de (E∗, J^π). Les probabilités d'émission gamma et de ssion induite par neutron JENDL 4.0 sont également représentées. l'ajustement de PJ EN DL

γ en utilisant l'équation E.10 sur la plage énergétique [5,6-6,3 MeV].

La distribution de spin extraite est centrée en ¯J = 0,0 ~ pour une déviation standard sv = 1,0 ~. La gure E.25 représente quant à elle l'ajustement de PJ EN DL

f sur la même

plage énergétique.

La distribution de spin extraite est centrée sur des valeurs de paramètres beaucoup plus élevés ( ¯J = 3,3 ~ pour une déviation standard sv = 2,2 ~. De tels écarts ne permettent pas de reproduire les probabilités d'émission gamma et de ssion de JENDL simultanément avec l'une ou l'autre des distributions. Pour illustrer ces propos, la gure E.26 représente la probabilité d'émission gamma obtenue en appliquant la distribution de spin extraite de l'ajustement de PJ EN DL

f . On constate que la distribution appliquée est centrée sur une valeur de spin trop élevée pour pouvoir reproduire PJ EN DL

γ .

Tout comme pour l'239U^∗, des calculs de distributions du moment angulaire total pour l'237U^∗ produit lors d'une réaction induite par neutron à diérentes énergies ont été réal-isés et sont représentés sur la gure E.27. Ces calculs ont été réalréal-isés avec les paramètres de l'évaluation JENDL 4.0. En approximant chaque distribution par une gausienne, on obtient des valeurs de ¯J = 1, 3; 1, 6; 2, 1 et σ = 0, 7; 1, 0; 1, 4 pour En = 0, 5; 1, 0; 1, 5 MeV, respectivement. Ces distributions de spin sont donc quasiment identiques à celles calculées pour la réaction 238U + n. On constate que les distributions de spin extraites des ajustements sur PJ EN DL

γ et PJ EN DL

f sont en désaccord avec celles provenant des distributions de spin calculées à l'aide des paramètres de JENDL 4.0.

An de tenter d'expliquer ces résultats, on représente sur la gure E.28 quelques résul-tats de mesures de sections ecaces neutroniques de ssion de l'237U^∗évaluées par JEFF 3.2 et JENDL 4.0. On observe d'importants écarts entre évaluations au niveau du seuil de ssion, ce qui correspond à la plage d'énergie d'excitation utilisée pour l'extraction de la distribution de spin lors de l'ajustement de PJ EN DL

Figure E.24.: L'ajustement de PJ EN DL

γ pour l'237U^∗ à partir de l'équation E.10 est représenté en rouge (à gauche). Distribution de spin obtenue grâce à l'ajustement de PJ EN DL

γ sur la gamme énergétique [5,6-6,3 MeV] (à droite).

Figure E.25.: L'ajustement de PJ EN DL

f pour l'237U^∗ à partir de l'équation E.10 est représenté en rouge (à gauche). Distribution de spin obtenue grâce à l'ajustement de PJ EN DL

E. Interprétation des résultats

Figure E.26.: Probabilité d'émission gamma (en marron) dans la gamme énergétique [5,6-6,3 MeV] obtenue à partir de l'équation E.10 avec la distribution de spin extraite du t de PJ EN DL

f représentée sur la gure E.25 (à droite) .

Figure E.27.: Distribution FCN

n du moment angulaire total pour l'237U^∗ produit lors d'une réaction induite par neutron à diérentes énergies en supposant un nombre égal d'états de parité positive et négative. Les paramètres utilisés pour le calcul proviennent de l'évaluation JENDL 4.0.

Figure E.28.: Sections ecaces neutroniques de ssion 236U (n, f ) mesurées par [Mea78, Sar11, Tho88] et évaluées par JEFF 3.2 et JENDL 4.0.

pour ce noyau a été eectuée par le code TALYS, sur lequel se base les calculs EVITA. Les probabilités calculées seraient donc plus adaptées pour reproduire la probabilité de ssion évaluée par JEFF plutôt que celle évaluée par JENDL. Malheureusement on ne possède pas les calculs des probabilités de désexcitation en fonction de (E∗, J^π) basés sur l'évaluation JENDL.

Parce que la probabilité de ssion évaluée par JENDL est plus faible que JEFF, la prise en compte de cette dernière dans la procédure d'ajustement aurait entraînée une distribution centrée sur des valeurs plus petites de spin, et il aurait peut être été possible dans ce cas de reproduire PJ EN DL

γ et PJ EN DL

f simultanément, et d'être en meilleur accord avec les distributions calculées entre En= 0, 5MeV et En= 1, 5MeV de la gure E.27. Cependant, en plus des raisons décrites à la section E.1 qui nous ont amenées à utiliser JENDL comme évaluation de référence, la bonne qualité de cette évaluation pour ce noyau est mise en évidence par la gure E.28 qui montre que l'évaluation JENDL est en meilleur accord à ces énergies que JEFF avec les mesures expérimentales de section ecace de ssion réalisées par [Mea78, Sar11, Tov14].

Probabilités induites par réaction de transfert 238U (³He,⁴He) La même procédure est appliquée sur les données de transfert pour l'237U^∗ an d'interpréter les résultats des probabilités de désexcitation. La gure E.29 représente un ajustement de la probabilité d'émission gamma Ptransf ert

γ de l'237U^∗ eectué en utilisant la formule E.10. De même que pour la voie 238U (d, p), la distribution de spin est ici supposée indépendante de l'énergie d'excitation. Les valeurs de ¯J et de σ ont été contraints pour que la distribution de spin ne prenne en compte que des valeurs de moments angulaires qui ont été calculées par EVITA (c'est à dire jusqu'à 8,5 ~). La distribution de spin extraite est centrée en ¯J

E. Interprétation des résultats

Figure E.29.: L'ajustement de Ptransf ert

γ à l'aide de l'équation E.10 est représenté en rouge (à gauche) pour l'237U^∗. Distribution de spin obtenue grâce à l'ajustement de Ptransf ert

γ (à droite).

= 5,90 ~ pour une dispersion sv = 1,5 ~. Enn la gure E.30 représente la probabilité de ssion obtenue en appliquant cette distribution de spin (en marron). On remarque que, pour les mêmes raisons que pour l'239U^∗, les calculs ne permettent pas de reproduire la probabilité de ssion de transfert avec une distribution de spin extraite de la probabilité d'émission gamma.

Même si les calculs ne sont pas forcément adaptés pour reproduire parfaitement les données neutron, la tendance générale des résultats et les conclusions retirées de cette étude sont similaires à celle réalisée pour l'239U^∗ : les calculs basés sur le modèle statis-tique avec des ingrédients dits standard ne peuvent pas reproduire les probabilités de ssion de transfert avec une distribution de spin extraite de la probabilité d'émission gamma. Ces calculs sont donc, à ce jour, dans l'incapacité de donner une explication physique de l'accord entre les probabilités de ssion induites par transfert et par neutron dans un domaine d'énergie où les probabilités d'émission gamma induites par transfert et par neutron sont en fort désaccord. La reproduction des probabilités d'émission gamma et de ssion par réaction de transfert ne semble possible que si la probabilité de ssion est peu sensible (voire indépendante) à la distribution en spin du noyau composé, ce qui va à l'encontre des résultats actuels des calculs réalisés par EVITA.