La spectrométrie des neutrons rapides présente un intérêt particulier dans de nombreux domaines nucléaires, tels que la caractérisation des faisceaux de neutrons, le contrôle de leur énergie dans les accélérateurs de particules aussi bien en phase de développement qu'en fonctionnement normal, et enfin, pour le contrôle direct de la distribution énergétique des neutrons produits par les réacteurs nucléaires de faible puissance. Différentes techniques peuvent être utilisées et des travaux de recherche préalables effectués récemment ont notamment montré la possibilité de prédire un spectre de fluence neutronique à partir d’une approche innovante mettant en œuvre un détecteur solide (e.g. diamant ou Carbure de Silicium (SiC)) de faible épaisseur.

L’objet de la thèse proposée consiste alors, dans une première phase, en la conception et la réalisation physique de deux détecteurs, l’un en diamant et l’autre en SiC, répondant également aux spécifications techniques idéales établies dans les études théoriques antérieures. Dans une seconde phase, il s’agira d’établir un algorithme prédictif pour chaque détecteur réel en intégrant les caractéristiques techniques influentes (e.g. contacts ohmique, impuretés du substrat, dopage ...) dans les simulations numériques PHITS (code de transport de particules dédié aux ions lourds). Enfin, une troisième phase permettra de valider expérimentalement la nouvelle approche prédictive avec ces deux nouveaux détecteurs soumis à différents champs neutroniques réels.

La thèse se déroulera à l'institut IRESNE du CEA Cadarache dans le cadre d’une collaboration scientifique entre le Laboratoire de Mesures Nucléaires (LMN) du DTN/SMTA et Le Laboratoire de Dosimétrie, Contrôle Commande et Instrumentation (LDCI) du DER/SPESI.

Mots clés : Interaction neutron-matière - Simulation Monte-Carlo – Microdosimétrie – Spectrométrie neutron – Détecteurs solides – Electronique des semi-conducteurs - Traitement du signal – Statistique prédictive – méthodes d’apprentissages.

Références bibliographiques

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