Microscopic and dynamical description of the fission process including intrinsic excitations
Description microscopique et dynamique du processus de fission incluant des excitations intrinsèques
Résumé
Among the various nuclear reactions, fission is undoubtedly one of the most difficult to describe, reflecting the diversity of dynamic aspects of the N-body problem. During this process, the nucleus is found in states of extreme deformations resulting in the formation of two fragments. The studies carried out at CEA are concentrated so far on the fission of actinides in the adiabatic hypothesis: at each stage of collective motion, the nucleus is considered in its minimum state energy. Only collective degrees of freedom, such as deformation, are then used. Nevertheless, the mechanisms of nucleon pair breaking have been experimentally observed; the energy dissipated in the individual (or intrinsic) excitations of these nucleons is estimated to be in the range of 15-20 MeV at scission. This PhD thesis is concerned with taking account of the excited low energy states of the nucleus to describe low energy fission, up to a few MeV above the fission barrier, in a theoretical framework allowing to unify the collective and individual degrees of freedom of the nucleus. The calculation of the energy dissipated in the intrinsic excitations allows a better estimation of the distribution of the energy available at scission, namely in the total kinetic energy of fission, the emission of prompt neutrons or photons. The results obtained are directly comparable to the available experimental data.
Parmi les différentes réactions nucléaires, la fission est sans aucun doute l'une des plus difficiles à décrire, reflétant la diversité des aspects dynamiques du problème à N corps. Lors de ce processus, le noyau se retrouve dans des états de déformations extrêmes aboutissant à la formation de deux fragments. Les études réalisées au CEA se concentrent jusqu'ici sur la fission d'actinides à l'hypothèse adiabatique : à chaque étape du mouvement collectif le noyau est considéré dans son état de minimum d'énergie. Seuls les degrés de libertés collectifs, telle que la déformation, sont pris en compte. Néanmoins les mécanismes de brisure de paires de nucléons ont été expérimentalement observés ; l'énergie dissipée dans les excitations individuelles de ces nucléons est estimée de l'ordre de 15-20 MeV au moment de la scission. Ce sujet de thèse s'intéresse à la prise en compte des états excités de basse énergie du noyau pour décrire la fission de basse énergie, jusqu'à quelques MeV au-dessus de la barrière de fission, dans un cadre théorique permettant d'unifier la prise en compte des degrés de liberté collectifs et individuels du noyau. L'estimation de l'énergie dissipée dans les excitations intrinsèques permet une bien meilleure estimation de la répartition de l'énergie disponible à la scission, à savoir dans l'énergie cinétique total de fission, l'émission de neutrons prompts ou de photons. Les résultats obtenus sont directement comparés aux données expérimentales disponibles.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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