La production de données nucléaires de qualité pour les applications passe par une bonne modélisation du processus de diffusion élastique de nucléon (neutron ou proton) sur le noyau. Le potentiel représentant l’interaction entre le nucléon incident et le noyau cible est obtenu de manière phénoménologique quand les données expérimentales sont disponibles. Dans le cas contraire, le potentiel pourrait être déterminé de manière microscopique à partir de l’interaction effective nucléon-nucléon. Dans cet article, l’étude de la diffusion de nucléon avec le noyau cible sphérique de calcium 40 est envisagée en utilisant l’interaction effective de Gogny.

C’est dans le cadre d’une collaboration DAM-NNSA entre le CEA – Valduc et le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) aux États-Unis, qui a debuté en 2013, qu’une approche de type CALPHAD (acronyme de CALculation of PHAse Diagrams) a été mise en oeuvre afin de constituer une base thermodynamique d’alliages d’actinides qui restent difficiles à appréhender expérimentalement pour des raisons de sûreté et de sécurité inhérentes à la radioactivité de ces matériaux. Suite à l’établissement du diagramme de phase du système ternaire Pu-U-Ga en 2014, cette étude s’est concentrée sur l’établissement du diagramme de phase du système ternaire Pu-U-Am, où la modélisation ab initio du système binaire U-Am a permis de pallier le manque de données thermodynamiques expérimentales.

La connaissance de la forme chimique – ou spéciation – de l’uranium prélevé sous forme de particules micrométriques à l’intérieur ou au voisinage immédiat d’installations nucléaires est très utile pour identifier les procédés mis en oeuvre et identifier d’éventuelles activités non déclarées. Un spectromètre micro-Raman couplé à un microscope électronique à balayage a été utilisé pour la première fois pour analyser des poussières composées de différents oxydes d’uranium. Grâce à ce couplage, tous les composés étudiés ont pu être identifiés dans des particules très petites, jusqu’à 1 μm.

Le couplage ablation laser – spectrométrie de masse à source plasma (LA-ICP-MS : Laser Ablation – Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry) a été utilisé pour la première fois pour l’analyse isotopique de particules
d’uranium micrométriques (analyses particulaires). Nous présentons la méthodologie développée qui permet d’immobiliser les particules après dépôt sur un support adapté et de les localiser précisément, puis les résultats d’analyse de deux échantillons. Par rapport aux techniques actuellement utilisées pour les analyses particulaires, le couplage LA-ICP-MS présente une excellente sensibilité, permettant la mesure de la composition isotopique de l’uranium dans des particules infra-micrométriques ne contenant que quelques dizaines de femtogrammes (1 fg = 10^-15 g) de matière. En dépit de la brièveté et de la nature transitoire des signaux observés, les résultats sont en bon accord avec ceux obtenus avec les techniques établies.

L’analyse fréquentielle de longs enregistrements du radon-222 mesurés dans l’air des sols ou dans l’air confiné des cavités souterraines, peut nous apporter de précieuses informations sur le fonctionnement et les caractéristiques intrinsèques de ces différents milieux. C’est par l’extraction des ondes de marées barométriques, diurnes et semi-diurnes, dissimulées dans les signaux radon-222, que nous pouvons entrevoir l’évolution de phénomènes difficilement observables par d’autres méthodes. C’est une manière indirecte et très sensible d’observation des lois de diffusion, d’advection, d’émanation et de transfert des gaz en milieux poreux, fracturés et saturés en eau de façon variable. Cette méthode, d’une grande sensibilité, nous ouvre la voie vers la détection des ondes de marée gravimétrique, beaucoup plus difficiles à mettre en évidence dans les signaux radon, mais qui permettrait de pouvoir relier une variation d’activité en radon-222 à une sollicitation mécanique connue. En effet, l’onde de marée gravimétrique M₂ est en rapport direct avec l’étude des précurseurs de séismes.

Depuis la signature par la France du Traité d’interdiction complète des essais nucléaires (TICE), le CEA-DAM participe à la mise en place d’un réseau mondial de capteurs incluant la détection de radionucléides qui seraient produits lors d’un essai nucléaire. Pour un essai souterrain confiné, seuls les gaz nobles sont susceptibles d’être relâchés dans l’atmosphère du fait de leur très faible interaction avec le milieu de confinement. Parmi ces gaz nobles, quatre isotopes radio- actifs du xénon permettent de discriminer entre un essai nucléaire et un évènement civil. La mesure de ces radioxénons, notamment des rapports isotopiques, associée à la modélisation du transport atmosphérique, permet de conforter avec un bon niveau de confiance cette discrimination.