Mesure et modélisation de sections efficaces 239Pu(n, xn) d’intérêt pour le cycle électronucléaire.
Ce travail de thèse propose d’améliorer la connaissance des réactions (n, xn) sur le 239Pu via l’analyse de données d’une nouvelle mesure réalisée auprès de l’installation GELINA du JRC-Geel et d’explorer la description théorique du processus via le développement d’un outil numérique intégré permettant l’évaluation précise de l’impact des incertitudes sur la section efficace inélastique totale, reconstruite à partir de mesures partielles.
Contexte
Le CNRS (équipe DNR - Données Nucléaires pour les Réacteurs de l’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien), le CEA-DAM (Service de Physique Nucléaire, DAM/DIF/SPN) et le CEA-DES (Laboratoire d’Etudes de Physique, CEA/DEN/LEPh), sont engagés depuis 10 ans, dans une collaboration (cadre du programme interdisciplinaire NEEDS jusqu’en 2024 puis de l’APED-2026/2030) afin d’améliorer les données nucléaires intéressant l’électronucléaire. Les 3 équipes coordonnent ainsi leurs efforts de développements expérimentaux (CNRS/IPHC), d’avancées théoriques (CEA/DAM) et d’évaluations de données nucléaires (CEA/DES).
Dans ce cadre, on fait le constat que la connaissance des données de sections efficaces de diffusion inélastique totale (n,n’), exclusive partielle (n,n’) et de réaction (n,2n), (n, 2n ), que l’on désignera dans la suite collectivement par réactions (n,xn), est aujourd’hui encore notoirement insuffisante, en dépit d’efforts récents. Cela se traduit par de fortes incertitudes sur certains paramètres des réacteurs. L’analyse de la chaine d’évaluation pour ces réactions a montré que l’amélioration de leur connaissance passe nécessairement par un effort expérimental pour produire des données plus précises et plus complètes et par le développement de modèles théoriques plus
prédictifs.
Description du travail
La méthode expérimentale utilisée pour l’étude des processus (n, xn) est la spectroscopie gamma prompte couplée à des mesures de temps de vol qui permet les mesures auprès de faisceaux de neutrons « blancs » (ayant une distribution continue en énergie, par opposition aux neutrons monoénergétiques). L’IPHC a développé le dispositif GRAPhEME (GeRmanium array for Actinides
PrEcise MEasurements) pour mesurer les sections efficaces (n, xn). Les campagnes de mesures sont actuellement réalisées auprès du faisceau de neutrons blancs de GELINA (JRC-EC-Geel, Euratom) et auprès de l’installation NFS-SPIRAL2 (GANIL, Caen). La prochaine expérience réalisée auprès de GELINA avec GRAPhEME concerne le plutonium 239 pour lequel les défis d’analyse sont importants : nombreuses voies d’analyse, bruit de fond important (radioactivité de la cible et désexcitation des produits de fission) et temps d’acquisition long. La prise de mesure sur le plutonium 239 a débuté en 2025 et s’étendra jusque fin 2026.
Une attention particulière devra être portée à la maitrise des incertitudes et l’estimation des corrélations. Par ailleurs, une étude théorique viendra compléter l’analyse expérimentale, en s’appuyant sur des outils de modélisation des réactions (n, xnγ). L’objectif est de développer un outil numérique intégré au workflow existant, capable d’évaluer l’impact des incertitudes sur la section efficace inélastique totale
reconstruite à partir de mesures partielles. L’outil visera à propager les incertitudes liées à ces données – y compris les données manquantes – afin de quantifier leur effet sur la section totale obtenue et de mieux cerner la précision réellement atteignable.
La thèse se déroulera à l’IPHC-Strasbourg. Dans le cadre de la codirection de la thèse, la partie expérimentale sera dirigée par Maëlle Kerveno, co-encadrée par Greg Henning, et la partie théorique sera dirigée par Marc Dupuis.
Références (une sélection)
Neutron inelastic scattering
M. Kerveno, EPJ Web of Conferences 322, 08001 (2025)
GRAPhEME: performances, achievements (@EC-JRC/GELINA) and future (@GANIL/SPIRAL2/NFS)
M. Kerveno, et al., EPJ Web of Conferences 284, 01005 (2023)
Measurement of partial (n, n’) reaction cross-sections on highly radioactive nuclei of interest for energy
production application.
F. Claeys, et al., EPJ Web of Conferences 284, 01014 (2023)
Measurement of 238U(n, n’) cross section data and their impact on reaction models
M. Kerveno, M. Dupuis, et al., Physical Review C 104, 044605 (2021)
How to produce accurate inelastic cross sections from an indirect measurement method?
M. Kerveno, G.Henning, et al., European Physical Journal N 4, 23 (2018)
From emissions to (n, xn) cross sections of interest: The role of GAINS and GRAPhEME in nuclear reaction
modeling
M.Kerveno, et al., Eur. Phys. J. A (2015) 51: 167
Measurement of 235U(n,n' ) and 235U(n,2n ) reaction cross sections
M.Kerveno, J.C.Thiry, et al., Physical Review C 87, 24609 (2013)
Ce doctorat sera rattaché à l'« École Doctorale Physique et Chimie-Physique» de l’Université de Strasbourg (ED182).
Le candidat (H/F) sera accueilli à l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien de Strasbourg (Département DRS).
L’Institut Pluridisciplinaire Hubert CURIEN (IPHC), unité mixte de recherche sous cotutelle du CNRS et de l’Université de Strasbourg (UMR7178), est un laboratoire pluridisciplinaire où des équipes de recherche de cultures scientifiques différentes (écologie, physiologie et éthologie, chimie et physique subatomique) développent des programmes de très haut niveau avec pour socle l’instrumentation scientifique. L'IPHC est structuré en 3 départements et comptabilise un effectif total de 393 agents (H/F) dont 257 agents permanents (soit 119 chercheurs et enseignants-chercheurs et 138 ingénieurs et techniciens H/F), 46 agents en CDD et 102 doctorants H/F.
Le candidat (H/F) intègrera l’équipe Données Nucléaires pour les Réacteurs de l’IPHC constituée de 3 chercheurs et 1 chercheur émérite. L’équipe travaille en collaboration étroite avec les instituts du JRC-Geel (Belgique), de l’IFIN-HH de Bucarest (Roumanie) ainsi qu’avec 2 équipes du CEA DES/Cadarache et du CEA/DAM/DIF. La collaboration est une contributrice du projet JEFF (OCDE/AEN) et ses travaux sont reconnus internationalement. Le travail de thèse s’inscrit de façon générale dans le projet 1 « données nucléaires pour le cycle du combustible et les réacteurs » du PEPR « Science Amont Nucléaire de Fission » (SCIAM) financé par l’APED (agence de programme pour la recherche sur les énergies décarbonées), France 2030.
Il ou elle bénéficiera de l'accès à un restaurant administratif, d'une prise en charge partielle des titres de transport, d'un comité d'entreprise, la possibilité de télétravailler pour une partie des activités et de formations pour l'adaptation au poste de travail.
Strasbourg est l'une des villes les plus attractives d’Europe. Elle possède un riche patrimoine historique et architectural, avec le centre historique de Strasbourg inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO. Sa taille humaine, son centre-ville piétonnier et ses 500 km de pistes cyclables en font une ville très agréable à parcourir. Vibrante et abordable, Strasbourg est une véritable ville étudiante offrant un excellent cadre d'apprentissage et de vie (consultez la vidéo du New York Times : 36 Hours in Strasbourg).
Exigences :
- Master en physique nucléaire
- Compétences spectroscopie gamma, instrumentation en physique nucléaire, analyse de données, programmation C/C++ et Python
- Bonnes compétences en physique nucléaire (réactions nucléaires, structure nucléaire), instrumentation et analyse de données
- Autonomie, pugnacité, mobilité, créativité, grande motivation
- Bon niveau d’anglais, à l’oral et à l’écrit de niveau B2 selon le cadre européen commun de référence pour les langues, pour interagir avec tous les partenaires du projet et transférer les résultats dans des publications scientifiques et des présentations lors de conférences.
Les candidats devront envoyer un CV et une lettre de motivation, leur résumé de master et des notes associées, ainsi que le contact de références et le cas échéant, une à deux lettres de recommandation indépendantes.
Des déplacements pour participer aux campagnes expérimentales, aux réunions collaboratives (essentiellement France/Europe) et au workshop/conférences du domaine.
- Des séjours au CEA/DAM seront organisés pour faciliter l’accompagnement de l’étudiant lors de la partie théorique de la thèse.
- Une partie du travail impliquera l’accès à des zones contrôlées (rayonnements ionisants) et nécessitera un suivi radiologique
La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel
44 jours
Pratique et indemnisation du TT
Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€
Référence de l’offre
UMR7178-REGSOM-256
Section(s) CN / Domaine de recherche
Interactions, particules, noyaux, du laboratoire au cosmos
Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.
Le CNRS
Les métiers de la recherche
