Simulation de flux de neutrons délivré par une source 226 Ra-Be à l’aide de code Monte Carlo MCNPX

Abstract

Les sources de neutrons sont caractérisées par un certain nombre de facteurs, notamment l'intensité, le nombre de neutrons émis par seconde, la distribution de l'énergie, la polarisation des neutrons et le mode d'émission. Elles sont classées en trois groupes : les réacteurs à fission nucléaire, les radio-isotopes et les générateurs de particules. Les sources isotopiques de neutrons sont très pratiques en raison de leur petite taille, de leur portabilité et de leur facilité de manipulation. Ces sources sont largement utilisées dans des activités telles que l'activation des neutrons, l'étalonnage des moniteurs et l'enseignement. Nous pouvons distinguer trois principaux types de sources de radio-isotopes : les émetteurs alpha, qui produisent des neutrons par une réaction (α, n), les émetteurs gamma par une réaction (γ, n) (les deux réactions (α, n) et (γ, n) sont des sources de neutrons indirectes) et la fission spontanée (source de neutrons directe). Le californium 252 est la source de neutrons radio-isotopiques directe la plus utilisée, les sources indirectes les plus courantes utilisant des émetteurs alpha tels que : Radium, Polonium, Plutonium ou Américium et un élément léger tel que le Béryllium ou le Bore mélangés sous forme de poudre. La combinaison du radium et du béryllium est une source de neutrons isotopiques qui provoque la réaction : 𝐻𝑒 2 4 + 𝐵𝑒 4 9 → 𝐶 6 12 + 𝑛 0 1

Le 226Ra a une demi-vie de 1599 ans et forme un groupe de cinq isotopes émetteurs alpha dont l'énergie varie de 4,8 à 7,7 MeV. La source Ra-Be est un mélange mécanique de radium et de béryllium avec un spectre d'énergie continu allant jusqu'à 13 MeV et une énergie moyenne allant de 3,9 à 5 MeV. La masse de ce mélange est de 3 mg. Il est scellé dans un cylindre en acier (longueur=7 cm, D=2cm), ce cylindre est placé dans un cylindre en plomb (longueur=7 cm, D=4 cm). L'intensité de la source peut atteindre 10^5 n/s. Notre source est placée dans un conteneur en acier rempli de paraffine en plus de 7 canaux d’irradiation, les numéros 1, 2, 3, 4 sont à 7 cm la source, les numéros 5 et 6 sont à 14 cm de la source et le numéro 7 est à environ 20 cm de la source. L'objectif de ce travail est de caractériser le flux de neutrons émis par la source de radiumbéryllium ; cela sera réalisé en utilisant le code de transport de particules MCNPX de MonteCarlo pour simuler l'interaction des rayonnements dans l'environnement physique de la source

et de ses environs.