Grâce à l’expertise gagnée au sein de l’expérience Double Chooz en matière de détection des antineutrinos, une partie de la collaboration Double Chooz a proposé de concevoir un petit détecteur d’antineutrinos des réacteurs dédié à la physique appliquée des neutrinos : le détecteur Nucifer.
Le concept du détecteur Nucifer est basé sur le principe d’un détecteur d’utilisation simple pour une surveillance non-intrusive d’un réacteur nucléaire. Nucifer sera ainsi un détecteur démonstrateur pour la non prolifération et le suivi de l’évolution du combustible, conçu et construit par les équipes françaises des laboratoires CEA/DAM, CEA/DSM/IRFU/SPP, CEA/DSM/IRFU/SPhN et CNRS/IN2P3/SUBATECH, et qui pourra intéresser l’AIEA ou l’industrie.
Le principe de détection de Nucifer est le même que celui utilisé dans Double Chooz, la décroissance bêta inverse. La cible du détecteur est constitué de 0.85 m3 de scintillateur liquide dopé au Gd. Le détecteur est monolithique, avec un rapport de surface sur volume faible favorisant une efficacité de détection importante, de l’ordre de 50%. Nos récents progrès de simulation de spectres en énergie des antineutrinos et de réacteurs montrent que l’on pourrait atteindre une sensibilité de l’ordre de 100kg sur le contenu en 239Pu d’un réacteur de puissance 1GWe, avec Nucifer placé à 25m du cœur, et une précision sur la mesure de la puissance thermique de l’ordre de 1%, à condition de maîtriser l'erreur systématique a 1% près [1-5].
SUBATECH a eu la responsabilité de la conception, construction et intégration du détecteur véto à muons cosmiques et de son électronique dans l’expérience Nucifer.
Le concept du détecteur Nucifer. Conception mécanique véto G. Guilloux, (SUBATECH, en collaboration avec CEA/DSM/IRFU).
Le département des Nouvelles Technologies de l’AIEA a organisé fin 2008 et fin 2010 deux rencontres entre experts de la détection des antineutrinos pour la surveillance des réacteurs nucléaires et les inspecteurs de l’AIEA, à laquelle l’équipe de SUBATECH a participé [6,7]. Au cours du dernier meeting un groupe de travail dédié à la méthode de détection des neutrinos pour la non-prolifération a été crée et ce groupe s'est réuni pour la 1ére fois en septembre 2011. Différents acteurs internationaux de ces recherches étaient présents et les approches des différentes équipes sont très complémentaires [8,9]. L’AIEA a également souligné son intérêt pour les simulation de scénario pour les réacteurs du futur développée par l'equipe de Subatech (voir page de simulation des réacteurs)
La physique appliquée des antineutrinos représente une application originale de la recherche fondamentale et Nucifer est le fruit des développements de nouvelles méthodes et techniques expérimentales réalisés dans ce contexte.
Nucifer a commencé à prendre des données mai 2012, auprès du réacteur de recherche du CEA Saclay OSIRIS, placé à 7m du cœur du réacteur. En plus de la non-prolifération, Nucifer étudie aussi les oscillations des neutrinos à courte distance pour tester l'existence d'un neutrino stérile comme possible solution de l' "anomalie réacteur" (voir page d'introduction sur les neutrinos).
Bbliographie
[1] Nuclear Reactor Simulations for Unveiling Diversion Scenarios: Capabilities of the Antineutrino Probe Applied to VHTR Monitoring, S. Cormon, M. Fallot, V.M. Bui, L. Giot, A Onillon, A. Porta, F. Yermia, presentation and proceedings of the Int. Conf. ICAPP 2011, 11198, (2011) Nice, France.
[2] F. Yermia et al.,The Nucifer experiment : antineutrino detection for reactor monitoring , GLOBAL 2009 Proceedings Paris, Sept. 2009.
A. Porta et al. (Nucifer Collab.) presentation and proceedings of the ESARDA Annual Meeting, NA/NT WG plenary session, Budapest, April 2011.
A. Cucoanes on behalf of the Nucifer Collab. Int. Conf. TAUP 2011 proceedings, The Nucifer experiment.
[3] IAEA report, Proceedings of the first meeting of the Ad Hoc Working Group on Safeguards Applications utilizing Antineutrino Detection and Monitoring, SG-EQ-GNRL-RP-0002 2012.
[4] A. Porta et al., Reactor neutrino detection for non proliferation with the nucifer experiment ,IEEE vol. 57, no. 5.
[5] Reactor and antineutrino spectra simulations for unveiling diversion scenarios. M. Fallot, D. Lhuillier et al. (for the Double Chooz and Nucifer collaborations), presentation at the IAEA, Vienna, Oct. 2008.
[6] IAEA Report, Final Report of the Focused Workshop on Antineutrino Detection for Safeguards Applications , STR-361, Feb. 2009.
[7] 11^th International Symposium on Safeguards in Vienna, Austria, Nov. 2010: http://www.iaea.org/OurWork/SV/Safeguards/Symposium/2010/Home.htm
[8] ] http://www.awa.tohoku.ac.jp/AAP2010/agenda.html, Applied Antineutrino Physics Workshop, Sendai, Japan , August 2010.
[9] http://aap2011.in2p3.fr/Program.html , Applied Antineutrino Physics Workshop, Vienna, Austria , September 2011.