Mesure de la section efficace totale du sodium, du thorium et de l'uranium pour des neutrons d'énergie comprise entre 2 et 10 MeV

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Submitted on 1 Jan 1963

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Mesure de la section efficace totale du sodium, du thorium et de l’uranium pour des neutrons d’énergie

comprise entre 2 et 10 MeV

J.L. Leroy, F.C. Berthelot, E. Pomelas

To cite this version:

J.L. Leroy, F.C. Berthelot, E. Pomelas. Mesure de la section efficace totale du sodium, du thorium et

de l’uranium pour des neutrons d’énergie comprise entre 2 et 10 MeV. Journal de Physique, 1963, 24

(11), pp.826-829. �10.1051/jphys:019630024011082600�. �jpa-00205619�

826.

MESURE DE LA SECTION EFFICACE TOTALE DU SODIUM, DU THORIUM ET DE L’URANIUM POUR DES NEUTRONS D’ÉNERGIE COMPRISE ENTRE 2 ET 10 MeV

Par J. L. LEROY, F. ^{C. BERTHELOT et E.} POMELAS,

Centre d’Études Nucléaires de Saclay, Section Autonome des Mesures Neutroniques Fondamentales.

Résumé.

La section efficace totale du sodium, du thorium et de l’uranium a été mesurée

pour des neutrons d’énergie comprise ^{entre 2 et 10 MeV,} par la méthode du temps ^{de vol.}

La source de neutrons était un accélérateur pulsé utilisant la réaction d, ^t. Un bloc d’uranium

placé autour de la cible produisait ^{un étalement en} énergie des neutrons primaires.

Abstract.

^{The total cross section} of sodium, ^{thorium and} uranium has been measured in the energy range of ² to 10 MeV, using ^a time-of-flight technique.

A broad spectrum ^{was obtained} by ^inelastic scattering ^{of the} primary ^neutrons, produced by

the d, ^t reaction, ^{on an uranium} sphere surrounding ^the target ^{of the} pulsed accelerator.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE 24, 1963,

La section efficace a été mesurée par transmis-

sion, l’énergie ^{des neutrons} était déterminée par ^la méthode du temps ^{de vol.}

FfG. ^1.

^{Spectre des neutrons} émis ^{par la sphère d’ura-}

nium entourant la cible, ^et bruit de fond correspondant.

Description ^de l’appareillage.

^{La source de}

neutrons était constituée par le générateur ^Félici-

Sames de 600 keV, ^{installé au Centre d’Études}

Nucléaires de Fontenay-aux-Roses. L’appareil ^pro-

duisait des neutrons au moyen de la réaction d + t.

Une pièce d’uranium de 2 cm d’épaisseur ^entourait

la cible. Le rôle de cette pièce ^{était de} dégrader ^le spectre d’énergie ^{des neutrons} primaires par dif- fusion inélastique ^ou fission. L’accélérateur était

équipé ^d’un système ^de pulsation rapide ^construit

par ^{nous et} décrit précédemment [1]. ^{Grâce à ce}

FIG. 2.

Courbe de résolution de l’appareillage ^à temps ^{de vol.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:019630024011082600

827

système, les deutons accélérés arrivaient sur la cible par bouffées d’une durée de 1 ns environ, ^{à la} fréquence ^de 4,25 ^{MHz. Le courant} crête était de 1 mA environ. Cet ensemble produisait ^ainsi

des bouffées brèves de neutrons polycinétiques, qui ^étaient analysées, par la méthode du temps ^de vol, ^au moyen d’un détecteur composé ^{d’un scintil-}

lateur plastique ^{de 4 X 4 cm et d’un} photomulti- plicateur 56 AVP. On mesurait le retard séparant l’impulsion délivrée par ^ce tube, ^d’une impulsion repère ^{obtenue à} partir de la tension haute fré- quence modulant le faisceau, ^au moyen d’un circuit convertissant le retard en amplitude. ^{Dans une}

première ^{série de mesures un} appareil ^{à tubes élec-}

troniques ^{a été utilisé} [2], [3], ^{il a ensuite été rem-} placé par ^un appareil ^à transistors [4].

Le détecteur était entouré d’une protection ^osons-

tituée _par des réservoirs en acier remplis d’pau.

Un collimateur cylindrique ^{de 6 cm de diamètre}

et de 110 cm de longueur ^était ménagé ^{dans l’axe}

de ce réservoir et en direction de la source de neutrons. La figure ^{1 donne le} spectre ^{obtenu et le}

bruit de fond correspondant. ^{La courbe de réso-}

lution de l’ensemble est représentée par la figure ^2.

La distance entre détecteur et source était de 3 m

L’échantillon à mesurer était placé approxima-

tivement à mi-distance entre la source de neutrons et le détecteur. Les échantillons avaient une épais-

FIG. 3.

Section efficace totale du sodium.

FIG. 4.

Section efficace totale du sodium.

seur de l’ordre d’un libre parcours. L’échantillon de sodium a été obtenu par fusion ^sous vide et coulé dans une boîte en aluminium étanche.

Le bruit de fond neutronique ^{était obtenu en} interposant ^{un bloc de fer de 30 cm de} long ^{et de} 7,6 ^{cm de} diamètre, ^{entre la source et} le détecteur.

Ce bruit de fond était de 20 à 25 % ^du comptage

sans échantillon. La radioactivité du thorium ^cons- tituait une autre source. de bruit de fond pour

laquelle ^{une autre} petite correction .a été faite. Il existe une troisième source de bruit de fond : ce

sont les _y de la radioactivité induite par les ^neu- trons de 14 MeV, ^{dans le} bloc d’uranium entourant la cible. Cette radioactivité comporte ^des périodes

très courtes ; ^on peut déterminer la correction

correspondante ^{en utilisant une base de vol de} longueur ^nulle.

Le sélecteur à temps ^{de vol a été étalonné} par la méthode des coïncidences fortuites. Pour des neu-

trons de 2 MeV, ^l’erreur d’étalonnage ^est égale ^{à la}

moitié de la résolution ; pour les énergies supé- rieures, ^{elle est} plus faible. La dérive du compteur principal par rapport ^{au moniteur n’était pas} supé-

rieure à 3 % ^{au cours} d’une semaine de mesure.

Pour diminuer F effet de cette dérive, ^{les mesures}

étaient faites _par séquences ^{de 10 à} 20 minutes en

changeant ^à chaque fois l’obstacle placé ^{entre la}

source de neutrons et le compteur.

FIG. 5.

Section efficace totale du thorium.

Fn, 6.

Section-efficace ^{totale de l’uranium.}

Résultats.

Les courbes des figures ^{3 et} 4, permettent ^de comparer ^nos résultats à ceux de Meier et col. [5], ^{de Dvorak et col.} [6], ^{de Towle} [7],

,

de Foster [8] ^{et de Stüwe} [9].

Les figures ^{5 et 6 montrent les} résultats rela-

tifs au thorium et à l’uranium respectivement.

Nos résultats sont en accord avec ceux de Walt [10] ^{et de Coon} [11] pour le thorium, ^{et avec}

ceux de Henkel [12], ^Nereson [13] ^{et Bratenahl} [14],

pour l’uranium.

829 BIBLIOGRAPHIE

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CALCUL DES CASCADES INTRANUCLÉAIRES PAR LA MÉTHODE DE MONTE-CARLO Protons de 82,110 ^{et 156 MeV sur} 238U, 209Bi, 197Au, ^{140Ce et} 109Ag.

Par E. GRADSZTAJN,

Laboratoire Joliot-Curie, ^{Faculté des} Sciences, Orsay.

Résumé.

Ces calculs sont basés sur les hypothèses ^déjà classiques de Serber et Goldberger

et concernent uniquement les chocs élastiques nucléon-nucléon à l’intérieur du noyau. Ils ont été effectués sur des ordinateurs I. B. M. 704 et 7090 et donnent pour chaque ^{cascade :}

2014

le nombre et la nature des nucléons sortants du noyau ;

2014

leur énergie ^et leurs angles par rapport ^{à un} repère fixe ;

2014

l’énergie d’excitation ^{et la} quantité de mouvement du noyau résiduel.

Nos résultats sont comparés ^{avec ceux de} Métropolis ^{et al.}

Abstract.

The basis of these calculations is the well-known hypothesis of Serber and Gold-

berger. ^{We deal} only ^with nucleonic collisions inside the nucleus. Electronic computers

I. B. M. 704 and 7090 were used.

Each cascade gives :

2014

the number and nature of the ejected nucleons ;

2014

their energy and direction ;

2014

the excitation energy and the motion of the residual nucleus.

A comparison ^{of our} results is made with those of Metropolis ^{et al.}

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^TOME 24, ^NOVEMBRE 1963,

Les calculs de Monte-Carlo relatifs aux cascades intranucléaires ont été utilisées jusqu’à présent uniquement comme base de calcul pour l’évapora-

tion des nucléons du _noyau résiduel. Ainsi Metro-

polis ^{et al} [1] ^{ont fourni en} 1958, ^{à l’aide d’un}

calculateur (MANIAC) ^assez puissant pour l’épo-

que, ^un grand ^{nombre de résultats.}

Auparavant, Bernardini [2], ^Rudstam [3],

Combe [4], ^avec des moyens moins perfectionnés

avaient déjà effectué ^{des calculs de cascades pour}

comparer leurs résultats expérimentaux ^{sur les}

réactions de spallation ^{à la} théorie basée ^sur l’hypo-

thèse de Serber [5].

Les caractéristiques des réactions qui ^conduisent

à l’émission de fragments (He, Li, Be, etc...), ^ont

amené certains auteurs ^comme Perfilov [6] ^ou

Arifkhanov [7] ^{à relier cette émission à la cascade} nucléonique. Déjà, ^utilisant les résultats des calculs de cascade, Gauvin, ^{Lefort et} Tarrago [8] ^{ont étudié}

l’émission d’Hélium. Denisov [9] considérant _que les nucléons de cascades rompent la liaison d’une sous-structure (cluster) ^avec le reste du _noyau base

ses calculs sur cette hypothèse.

La possibilité d’effectuer très rapidement ^des

calculs de cascade présente ^{donc un intérêt nou-}

veau.

Les calculs présentés ici donnent en plus ^des

résultats habituels (énergie d’excitation, angle

d’émission des nucléons, etc...), ^une grandeur

intéressante _pour les études sur les fragments ^de

fission [10], ^la quantité ^de mouvement, du _noyau

résiduel après ^{la cascade..}