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Le cycle du thorium


^{232}Th + n ->^{233} Th {\beta^-\over 22m} ->^{233}Pa {\beta^-\over 27j} ->^{233}U

La production du noyau fissile ^{233}U est contrôlée par son précurseur le noyau ^{233}Pa. Ce dernier joue un rôle charnière dans cette filière en raison de sa longue durée de vie (27 jours). Il a le temps de capturer un neutron, puis de fissionner ou émettre des rayonnements gamma, autant de processus qui vont modifier la quantité d’^{233}U présente dans le combustible et ainsi affecter l’équilibre neutronique dans le milieu réacteur. La connaissance des sections efficaces de fission et de capture radiative sont donc de première importance. C’est en raison de la forte radio-toxicité du ^{233}Pa et des difficultés soulevées par sa séparation chimique que ces mesures n’avaient jamais été réalisées.

L’originalité de notre démarche a consisté à utiliser une réaction de transfert pour la mesure de la probabilité de fission du noyau (A) en fonction de son énergie d’excitation.

Concernant le noyau ^{233}U qui est le noyau fissile de la filière, nous avons remesuré la section efficace de fission ^{233}U(n,f) dans la domaine des neutrons rapides et une expérience acceptée en 2007 va concerner la mesure simultanée des sections efficaces fission et capture radiative de l’^{233}U dans le domaine des neutrons épithermiques.

Etude du noyau ^{233}Pa

Afin de déterminer les sections efficaces des réactions ^{233}Pa(n,f) et ^{233}Pa(n,\gamma), les probabilités de fission et de capture radiative ont été multipliées par la section efficace σ_{NC} de formation du noyau composé (A) formé par la réaction n+(A-1).

Nous avons validé cette procédure, dans le cas de la fission, par comparaison avec des mesures directement induites par neutrons.

Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la fission du noyau excité ^{234}Pa* formé dans la réaction ^{233}Pa+n (En=0.5-10 MeV). Nous avons formé le noyau ^{234}Pa* à partir de la réaction de transfert ^{232}Th(^{3}He,p). Puis, nous avons étudié la capture radiative (n,γ) (En=0-1 MeV), à partir de la même réaction de transfert

Etude du noyau ^{233}U

La section efficace de fission ^{233}U(n,f) a été mesurée directement à l’aide de neutrons rapides fourni par l’accélérateur électrostatique du CENBG dans le domaine d’énergie de neutrons de 1 à 6 MeV. ( voir fission ^{233}U(n,f)).

Dans un second temps nous proposons de mesurer simultanément les sections efficaces de capture radiative et de fission relatives au noyau ^{233}U dans la région des neutrons épithermiques. Le rapport \alpha de ces sections efficaces σ(capture)/ σ(fission) est un paramètre essentiel du calcul du pouvoir de régénération de la filière ^{232}Th- ^{233}U. Très récemment, des analyses de sensibilité et d’incertitude ont mis évidence le manque de fiabilité des évaluations de ce rapport \alpha basées sur des mesures anciennes dont la dispersion atteint 25%.
(voir rapport alpha)