Caractérisation neutronique d'une source duale neutrons-X induite par laser (ThSAN25-5)

Informations générales

Entité de rattachement

L'Autorité de sûreté nucléaire et de radioprotection est une autorité administrative indépendante créée par la loi du 21 mai 2024 relative à l'organisation de la gouvernance de la sûreté nucléaire et de la radioprotection pour répondre au défi de la relance de la filière nucléaire.

Elle assure, au nom de l'État, le contrôle des activités nucléaires civiles en France et remplit des missions d'expertise, de recherche, de formation et d'information des publics. L'ASNR est composée de fonctionnaires, d'agents de droit public et de salariés de droit privé.  

Référence

2025-1203  

Description du poste

Intitulé du poste

Caractérisation neutronique d'une source duale neutrons-X induite par laser (ThSAN25-5)

Type de contrat

Doctorat

Statut

Cadre

Disponibilité du poste

01/10/2025

Localisation du poste

Cadarache

Environnement / Organisation / Contexte

L’utilisation des lasers de haute puissance a permis de développer des sources générant à la fois des neutrons et des rayons X (source duale), avec des impulsions courtes et intenses [AL]. Ces nouvelles sources laser compactes sont prometteuses pour des applications impossibles avec des sources conventionnelles (réacteurs, accélérateurs) comme l’inspection de déchets nucléaires ou de cargaisons. Pour exploiter ces sources, notamment avec l’installation laser APOLLON (Paris Saclay), il est nécessaire de développer des détecteurs avancés capables de mesurer précisément les caractéristiques des neutrons émis (fluence, distribution en énergie et angulaire).

La thèse proposée vise à développer et optimiser de tels détecteurs innovants adaptés aux conditions expérimentales rencontrées sur APOLLON [LE]. Un objectif clé est de caractériser les émissions neutroniques de l’installation APOLLON dans un régime encore jamais atteint (10 PW - 140 J). Un autre objectif s’inscrit dans le cadre d’un projet co-financé par l’Agence Nationale de La Recherche visant à démontrer la capacité d'une source duale laser (neutrons et rayons X) à inspecter des déchets nucléaires de manière complémentaire aux systèmes actuels, en développant de nouveaux diagnostics. Ce travail permettra d’approfondir la recherche sur les sources neutroniques induites par laser, d’ouvrir de nouvelles perspectives dans les méthodes de mesure et d’appliquer ces avancées pour des enjeux de sûreté et de radioprotection.

Mission

La thèse se déroulera en plusieurs phases, intégrant le développement, l’optimisation et la simulation de détecteurs neutrons et de méthodes pour des champs d’intensité très élevée, avec un accent sur les spécificités des sources laser multi-pétawatt comme APOLLON. La première année sera consacrée à une étude bibliographique approfondie, et à la prise en main des installations expérimentales ainsi que des outils de calcul Monte Carlo (MCNP et GEANT4). Une campagne expérimentale sur APOLLON sera vouée à la mesure du champ neutronique induit par laser, avec différents diagnostics (scintillateurs PVT et spectromètre par activation neutronique), à comparer avec les simulations Monte Carlo. La caractérisation complète de la composante neutronique de la source duale induite par laser est une étape cruciale, puisqu’elle servira de flux interrogateur pour le sondage non destructif de matières nucléaires

La thèse portera aussi sur l'optimisation d’un scintillateur dopé au 6Li utilisé pour l’interrogation non destructive de matières nucléaires. Nous exploiterons la composante significative de neutrons (épi)thermiques produits par l’installation APOLLON et la méthode du temps de vol pour identifier les isotopes moyens à lourds grâce aux creux d’énergie de résonances via la technique d’analyse par transmission de résonances neutroniques [YO]. L’imagerie à haute énergie des photons pourrait être réalisée par un système de caméra à rayons X équipé de détecteurs à barreaux de semi-conducteurs CdTe [PE], similaire au système commercial existant. D’autres alternatives pourront être considérées.

L’analyse des données seront effectuées avec le Langage Python.

Le candidat aura l’opportunité de s’impliquer sur le développement des sources neutroniques induites par laser, un sujet en plein essor et très innovant dont l’impact et les applications potentielles sont toujours à l’étude. Le candidat développera des compétences fortes en instrumentation et en code de simulation de référence qui sont très recherchées dans le monde de la recherche mais aussi en industrie. Il aura l’occasion de participer à des congrès scientifiques et à rédiger des articles dans des revues à comité de lecture.

[AL] J. ALvarez, J. et al., "Laser Driven Neutron Sources: Characteristics, AppLications and Prospects," Physics Procedia, voL. 60, pp. 29-38, 2014.

[LE] R. Lelièvre et al., European Physical Journal Plus (in print, 2024),  http://arxiv.org/abs/2311.12653 

[PE] B.Perot et al., “The characterization of radioactive waste: a criticaL review of techniques impLemented or under deveLopment at CEA, France”, EPJ NucLear Sci. TechnoL. 4, 3 (2018), https://doi.org/10.1051/epjn/2017033.

[YO] A. Yogo, et aL., “Laser-Driven Neutron Generation ReaLizing SingLe-Shot Resonance Spectroscopy”, Phys. Rev. X 13, 011011 (2023), https://doi.org/10.1103/PhysRevX.13.011011

Profil recherché

Ecole d'ingénieur à dominante physique ou MASTER 2 physique, spécialité instrumentation nucléaire ou équivalent.
Le doctorant devra avoir une solide formation en physique nucléaire, idéalement en instrumentation et en simulation Monte Carlo. IL devra avoir des compétences en matière de programmation informatique et d'analyse de données. Des compétences en Python et en C++ seraient très appréciabLes. Le candidat devra montrer un fort esprit d'initiative et de l'autonomie, être force de proposition et savoir bien communiquer.

Télétravail

Occasionnel

Informations complémentaires / avantages

Vous intégrez le Service de Recherche en Dosimétrie (SDOS) rattaché à la Direction de la Recherche et de l'Expertise en Santé. Cette direction est chargée de mener des recherches expérimentales et des études sur la mesure et l'évaluation des doses pour l'homme, sur les effets des rayonnements ionisants sur la santé, sur les effets biologiques et sanitaires des irradiations et des contaminations accidentelles.

Le Laboratoire de Métrologie des Neutrons (LMDN) assure, pour le compte du Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE), les références françaises en matière de distribution en énergie de la fluence neutronique et des grandeurs dosimétriques associées. Pour cela, le LMDN s'appuie sur deux installations pour créer des champs neutroniques : l'installation AMANDE capable de générer des champs de neutrons mono-énergétiques en mode continu ou pulsé, et l'installation CEZANE exploitant des champs de référence neutroniques à spectre large.

Diversité

La diversité est une des composantes de la politique RSE, RH et Qualité de Vie au Travail à l’ASNR. Nous accordons la même considération à toutes les candidatures, sans discrimination, pour inclure tous les talents.

Quelles que soient les différences, nous souhaitons attirer, intégrer et fidéliser nos candidats et nos collaborateurs au sein d’un environnement de travail inclusif.

L’ASNR conduit une politique active en faveur de l'égalité des chances au travail et l'emploi des personnes handicapées. Si vous êtes en situation de handicap, n'hésitez pas à nous faire part de vos éventuels besoins spécifiques afin que nous puissions les prendre en compte.

Localisation du poste

Localisation du poste

Europe, France, Provence-Cote d'Azur, Bouches du Rhône (13)

Critères candidat

Langues

Anglais (2- Niveau professionnel)