Quelques études autour de la fission nucléaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2018

Few studies about nuclear fission

Quelques études autour de la fission nucléaire

Résumé

Studies on nuclear fission and its properties are still a challenge both theoretically and experimentally. Among the most studied physical observables, the mass and charge distributions of nuclei produced in fission, the so-called fission fragments, play a key role. First, these distributions allow us to understand how the large number of nucleons (protons and neutrons) of the fissioning nucleus are shared between the two fragments that are formed during fission. The understanding of the process requires a very broad experimental knowledge of the properties of the fission fragments, and this for a large number of fissioning systems and in very wide energy range. It is within this framework that an experimental program for measuring the fission fragment distributions of several actinides has been conducted at facilities as diverse as the Lohengrin spectrometer at ILL (Grenoble) in the thermal domain and using the VAMOS spectrometer at GANIL (Caen) in inverse kinematics at higher energy. These measures have made it possible to explore regions of mass still poorly known, which has necessitated the development of innovative experimental techniques, in particular through the use of gamma spectrometry. The experience acquired in these experimental developments has also made it possible to develop new instruments such as the FALSTAFF spectrometer which will be used, among others, with the NSF installation of SPIRAL2 at GANIL or, in a more exotic application, the FIDIAS TPC. The interpretation of the many experimental data available on fission fragment distributions makes use to different theoretical approaches. A theoretical approach that has been the subject of many developments is the statistical model of scission point. A new and original version of this model, called SPY and which uses a very advanced description of the microscopic properties of the nuclei, made it possible to derive the distributions of fission fragments in unexplored regions. This approach allowed, among other things, to shed interesting light on the role of the microscopic structure of fragments in the asymmetric fission of relatively light elements such as Mercury, as well as to propose an original interpretation on the role of fission of rare earth elements in explosive nucleosynthesis.
Les études sur la fission nucléaire et ses propriétés constituent encore aujourd’hui un défis aussi bien théorique qu’expérimental. Parmi les observables physiques les plus étudiées, les distributions de masse et charge des noyaux issus de la fission, les fragments de fission, jouent un rôle clé car elles permettent de comprendre comment le grand nombre de nucléons (protons et neutrons) du noyau fissionnant se partage entre les deux fragments qui sont formés lors de la fission. Cette compréhension requiert une connaissance expérimentale très large des propriétés des fragments de fission, et ceci pour un grand nombre de système fissionnants et dans un large domaine en énergie. C’est dans ce cadre qu’un programme expérimental de mesure des distributions des fragments de fission de nombreux actinides à été mené auprès d’installations aussi diverses que les spectromètres Lohengrin à l’ILL (Grenoble) dans le domaine thermique et VAMOS au GANIL (Caen) en cinématique inverse à plus haute énergie. Ces mesures ont permis d’explorer des régions de masse encore peu connues et de développer des techniques expérimentales innovantes, en particulier grâce à la spectrométrie gamma. L’expérience acquise dans ces développements expérimentaux a également permis de développer des nouveaux instruments tels le spectromètre FALSTAFF qui sera utilisé, entre autres, auprès de l’installation NSF de SPIRAL2 au GANIL ou encore, dans une application plus exotique, la TPC FIDIAS. L’interprétation des nombreuses données expérimentales sur les distributions des fragments de fission fait appel à des approches théoriques diverses. Un voie théorique qui a fait l’objet de nombreux développements est le modèle statistique de point de scission dont une version nouvelle et originale, appelée SPY et qui utilise une description très avancée des propriétés microscopiques des noyaux, a permis de dériver les distributions des fragments de fission dans des régions inexplorées . Cette approche a apporté un éclairage intéressant sur le rôle de la structure microscopique des fragments dans la fission asymétrique du Mercure, ainsi que de proposer une interprétation originale sur le rôle de la fission des terres rares dans la nucléosynthèse explosive.
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Citer

Stefano Matthias Panebianco. Quelques études autour de la fission nucléaire. Physique [physics]. Université Paris Saclay, 2018. ⟨tel-02099145⟩

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