Fission

La fission permet de comprendre le comportement des noyaux dans des conditions de déformation extrêmes.

Paysage de fission – crédit CEA

Les recherches théoriques se déclinent en études fondamentales et dans l’évaluation de données nucléaires. Les études de base concernent les mesures expérimentales de sections efficaces, de neutrons et gamma prompts et retardés, de distribution en charge des fragments. Les travaux théoriques reposent sur la description microscopique de la fission, traitant dans un formalisme issu de la théorie du problème à N-corps nucléaire, les actinides fissionnant, la dynamique du processus ainsi que les fragments et les neutrons émis.

Pour en savoir plus

Édition 2014
Mesure des spectres de neutrons prompts émis lors de la fission du 239Pu Chocs Avancées 2014 / A. CHATILLON, G. BÉLIER, T. GRANIER, B. LAURENT, B. MORILLON, J. TAIEB (CEA – DAM Île-de-France), R.C. HAIGHT, M. DEVLIN, R. O. NELSON, S. NODA, J.M. O’DONNEL (Los Alamos National Laboratory)

Bien que cruciaux pour les applications, les spectres de neutrons prompts émis lors de la fission des actinides ne sont pas connus avec une bonne précision. Les résultats obtenus lors d’une mesure sur le 239Pu sont présentés ainsi que les perspectives à court terme de cette thématique de recherche.

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Édition 2013
Un nouveau mode de fission éclaire l’origine cosmique des terres rares Chocs Avancées 2013 / S. HILAIRE, N. DUBRAY, J.-F. LEMAITRE (CEA - DAM - Ile-de-France), J.-L. SIDA, S. PANEBIANCO (CEA – DSM, Saclay), S. GORIELY (Institut d’astronomie et d’astrophysique, Belgique), A. BAUSWEIN (Aristotle University of Thessaloniki, Grèce), H.-T. JANKA (Max-Planck Institut fur Astrophysik, Garching, Allemagne)

Une collaboration européenne combinant des prédictions issues de calculs de structure nucléaire avec des modèles de nucléosynthèse apporte, pour la première fois, une explication simple à l’abondance des terres rares dans le système solaire : une fission doublement asymétrique.

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Édition 2011
Un nouveau type de cible active d’actinide pour les études de la fission et de réactions (n,xn) Chocs Avancées 2011 / G. Bélier, J. Aupiais, C. Varignon, S. Vayre (CEA - DAM - Ile-de-France)

Un nouveau type de cible active pour la détection de la fission a été mis au point à partir de la technique de spectrométrie α par scintillation liquide. Celle-ci consiste à mettre en solution un actinide dans un scintillateur organique liquide. Ainsi, l’isotope à étudier est directement dans le volume actif du détecteur. Une telle cible permet d’obtenir des comptages très précis de la fission et des décroissances α, et également d’avoir un veto fission extrêmement efficace pour supprimer les événements de fission. Ceci en fait un détecteur très intéressant pour l’étude de la fission, mais aussi des réactions (n,xn).

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Modélisation de la nucléation des bulles d’hélium 3 dans un tritiure métallique à l’aide d’un automate cellulaire Chocs Avancées 2011 / M. Segard, A. Fabre, S. Thiébaut (CEA – Valduc), F. Montheillet (École nationale supérieure des mines, UMR-CNRS 5146, Saint-Etienne)

La modélisation des phénomènes physiques induisant la germination des bulles d’hélium 3 à l’échelle microscopique dans le tritiure de palladium a été entreprise en s’appuyant sur un automate cellulaire tridimensionnel. Au moyen de probabilités de changements d’états des cellules de l’automate, les phénomènes physiques impliqués dans la genèse des bulles ont été modélisés.
Un des principaux résultats montre que la phase de germination est quasiment achevée après quelques jours de vieillissement, et ce quels que soient les paramètres d’entrée appliqués. Le système fait croître par la suite les bulles au lieu d’en créer de nouvelles. Il a également été montré que la densité de bulles atteinte est très dépendante de la mobilité de l’hélium 3 au cours des premiers jours de vieillissement. Plus grande est la mobilité de l’hélium 3, plus faible est la densité de bulles.

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Édition 2007
Chocs avec le deuton Chocs Avancées 2007 / P. CHAU HUU-TAI, J.-M. LABORIE, X. LEDOUX, B. MORILLON, C. VARIGNON (CEA - DAM - Ile-de-France)

La mesure et le calcul des sections efficaces des réactions impliquant un deuton (noyau de deutérium) se heurtent à des difficultés provenant de la nature même de ce noyau : il s’agit d’un système composite formé d’un neutron et d’un proton faiblement liés. Lors du choc avec un nucléon ou avec un noyau, la paire neutron-proton peut se casser, et il faut être capable de mesurer ou de calculer les effets de cette cassure sur les sections efficaces. Notre équipe a mené des expériences et développé des modèles théoriques pour déterminer l’effet de cette cassure lors de réactions nucléaires.

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Automatisation des procédés de séparation isotopique des hydrogènes par chromatographie en phase gazeuse Chocs Avancées 2007 / C. LAQUERBE, J. STEIMETZ, D. LETERQ*, J. DEMOMENT (CEA - Valduc, CEA - DAM)

Dans le cadre du renouvellement de nos installations “tritium”, nous avons fait évoluer l’une des fonctions principales de la chaîne de traitement des gaz : la séparation isotopique. Cette fonction est primordiale, car elle permet l’obtention de tritium. L’objectif premier est de produire du tritium, sous forme gazeuse, avec des spécifications très strictes.

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Édition 2006
Au cœur des actinides Chocs Avancées 2006 / H. Goutte (CEA - DAM - Île-de-France)

Les processus nucléaires comme la fusion ou la fission générent un dégagement d’énergie important. Pour la fission, cette énergie dépend des propriétés du noyau qui va se casser. Seuls les noyaux lourds favorisent ce mode de décroissance car ils ont un nombre important de protons et, de ce fait, la forte répulsion électrostatique interne génére la déformation puis la scission du noyau en deux noyaux plus petits. Pour comprendre en détail ce phénomène, il est nécessaire de prédire la structure des noyaux lourds et de suivre théoriquement leur évolution depuis leur état fondamental jusqu’aux déformations extrêmes précédant la rupture. Dernièrement, les théoriciens en physique nucléaire du CEA - DAM - Île-de-France ont obtenu deux succès importants dans le cadre de théories microscopiques appliquées à des noyaux de la famille des actinides (éléments ayant plus de 90 protons). Le premier article présente une étude exhaustive des caractéristiques de 55 actinides pair-pair. Le deuxième étudie l’évolution de l’isotope 238 de l’uranium depuis son état fondamental jusqu’à la fission. Dans ces théories, les seuls ingrédients sont la force que ressentent deux nucléons au sein du noyau, et les lois de la mécanique quantique. Une des seules expressions de cette force est la force dite “de Gogny” développée au CEA - DAM, il y a maintenant trente ans.

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Mise à jour : 22/09/2016