Les domaines d'activités du groupe Structure et Energie Nucléaires (SEN) sont la physique nucléaire expérimentale et l'énergie nucléaire. Ces deux domaines d'étude sont abordés suivant deux approches étroitement liées. La première est essentiellement calculatoire en lien avec la désintégration β et la physique des réacteurs tandis que la deuxième est purement expérimentale et en lien avec la physique de la désintégration β dont les domaines d'application sont nombreux. Elles peuvent se résumer de la façon suivante.

 

Simulations de réacteurs et calculs de sommation : neutrinos, réacteurs du futur et puissance résiduelle.

 

Historiquement, le groupe SEN (anciennement ERDRE) du laboratoire Subatech de par ses connaissances pointues en physique nucléaire et en physique des réacteurs a d'abord mis ses expertises au service des expériences des neutrinos des réacteurs Double Chooz, Nucifer et Solid plus récemment. Non seulement la simulation d'un coeur de réacteur est essentielle pour ces expériences mais la compréhension que l'on peut avoir de la structure nucléaire et en particulier de la désintégration bêta des produits de fission à l'origine de l'émission des antineutrinos des réacteurs est un plus pour ce genre d'expérience. D'un point de vue purement fondamental, c'est tout d'abord dans les expériences Double Chooz (jusqu'en fin 2016) puis Solid (aujourd'hui encore) que le groupe a été/est co-responsable des groupes de travail réacteur et a ainsi fourni les taux de fission des deux REP de Chooz et du réacteur BR2 de Solid, les prédictions des spectres en énergie des antineutrinos produits par la méthode de sommation ainsi que les erreurs systématiques associées aux taux de fission de ces réacteurs. Ces prédictions ont été essentielles par exemple dans le cadre de l'expérience Double Chooz pour la détermination de la première indication de l'angle de mélange θ13 publiée par une expérience de neutrinos des réacteurs. D'un point de vue plus pratique, des études de scénarios de prolifération sont aussi réalisées dans le groupe qui tentent de répondre à la question posée par l'Agence Internationale de l'Energie Atomique : quelle est la sensibilité maximale qu'un détecteur d'antineutrinos peut atteindre à la composition du combustible nucléaire utilisé dans une centrale. Les simulations réacteurs développées par le groupe ont ainsi été essentielles dans le cadre du projet Nucifer d'intérêt pour la non prolifération. Nous avons également été impliqués expérimentalement dans cette expérience via la réalisation du véto à muons de Nucifer.

Enfin, nous réalisons également des calculs de simulations pour des réacteurs du futur et, depuis plus récemment, nous réalisons des calculs de puissance résiduelle.

 

 

Physique fondamentale du noyau : mesures calorimétriques associées à la désintégration β de noyaux d'intérêt pour la structure et l'astrophysique nucléaires, les antineutrinos des réacteurs et la puissance résiduelle.

 

La désintégration β- d'un noyau s'accompagnant par l'émission d'une paire de leptons (e-/ν) ainsi que de photons issus de la désexcitation du noyau fils offre plusieurs canaux expérimentaux pour aller mesurer ses propriétés. Elle offre de plus un large panel de domaines de physique à étudier, tous étroitement liés, autour de la physique fondamentale du noyau. En 2009 le groupe a démarré un projet d’étude des propriétés de désintégration β- des produits de fission en choisissant de mesurer les gammas émis lors de la désintégration. Les motivations de physiques étaient multiples mais originellement motivées par la nécessité de parfaire nos calculs de sommation importants pour la prédiction des spectres d’antineutrinos émis par les réacteurs et pour le calcul de la puissance résiduelle (sûreté réacteurs nucléaires) qui se basent sur les données nucléaires connues à ce jour des produits de fission. Les connaissances de structure présentes dans le groupe par ailleurs, ont permis de cibler également l'étude de noyaux bien précis présentant un intérêt majeur pour la structure et l'astrophysique nucléaires. Le groupe fait partie de la collaboration internationale TAS (Total Absorbtion Spectroscopy) qui réalise des mesures de propriété de décroissance bêta de produits de fission avec une technique complémentaire aux détecteurs Germanium capable de corriger les biais sur les données de décroissance bêta induites par cette dernière technique.

 

 

Actuellement le groupe compte 4 membres permanents, 1 thésard et 1 post-doc.

Nous collaborons avec les équipes de l’IPN d’Orsay et du LPSC de Grenoble qui développent le code MCNP Utility for Reactor Evolution (MURE), disponible sur le site de la NEA.

Le groupe  est cofinancé par le CNRS/IN2P3, SUBATECH, NEEDS, l’Université de Nantes, l’IMT Atlantique et CHANDA.