Brevet FR2717910A1 — publié le 19950929

I " Procédé de détermination des sections transversales d'incinération d'actinides pour l'incinération d'acti- nides à vie longue par spallation ou fission nucléaire " Description La présente invention concerne un procédé de détermination des sections transversales d'incinération, c'est-à-dire des sections efficaces pour la destruction des actinides, pour l'incinération d'actinides à longue vie par spallation ou fission nucléaire, pour le désengagement nu- cléaire. La destruction ou transmutation d'éléments ra- dioactifs à longue vie, comme par exemple de différents isotopes du Curium, de l'américium ou du plutonium par in- cinération entre autre des accélérateurs est depuis long- temps recommandée, car l'incinération est la seule méthode pour l'élimination nucléaire d'actinides à longue vie. La spallation ou la fission nucléaire sont en question pour cela. En outre, par un bombardement de rayons de particules relativistes légères, comme des protons et particules a, les noyaux lourds des actinides sont rompus en fragments à courte vie. Le nombre des isotopes prenant naissance dé- passe alors le nombre de 1500, leurs sections transversales générées étant essentiellement inconnues et devant être dé- terminées avant la mise en marche d'installations d'incinération nucléaires. Le but de la présente invention est alors d'indiquer un procédé, pour mesurer ces sections d'incinération. Pour solutionner le problème, la présente invention prévoit un procédé dans lequel les noyaux des ac- tinides sont accélérés et sont incinérés en cinématique in- verse par collision, avec des noyaux légers, les fragments créés sont séparés par la mesure de la rigidité magnétique, du temps de vol et de la perte d'énergie et les sections transversales d'incinération peuvent être déterminées par le comptage des particules individuelles. D'autres particularités du nouveau procédé sont expliquées en détail dans ce qui suit: Comme déjà indiqué, le procédé sert à détermi- ner les sections transversales d'incinération, c'est-à-dire des sections efficaces pour la destruction des actinides par incinération pour l'élimination nucléaire. En outre, on a pensé avant tout à l'incinération par spallation ou fis- sion nucléaire d'actinides à longue vie comme ceux appelés " minor actinides (MA) ". Ceux-ci sont formés entre autres d 3 3 4 de 237Np, 238Np, 241Am, 243Am, ainsi que des isotopes du curium 242Cm et 244Cm, car ceux-ci à côté des produits de fission constituent essentiellement la radiotoxicité du combustible nucléaire irradié après le déchargement du réacteur. L'idée de base du procédé consiste en ce que les noyaux d'actinides sont accélérés et incinérés par col- lision en cinématique inverse avec des noyaux légers, les fragments créés sont séparés par la mesure de la rigidité magnétique, du temps de vol et de la perte d'énergie et leurs sections d'incinération peuvent être déterminées par le comptage des particules individuelles. En outre, on choisit comme prototype d'un noyau d'actinides l'isotope 238 232 U ou Th, dont les noyaux sont accélérés à une énergie de 1 GeV/u. Ensuite, ils sont amenés en collision avec par exemple les noyaux légers12 9Be, H ou H. En outre, exemple les noyaux légers C, Be, H ou H. En outre, lors de l'étude expérimentale de la fission nucléaire avec des accélérations d'ions lourds, est apparue la large pos- sibilité d'utilisation avant tout du système inverse U, Be. La nouveauté et les avantages particuliers consistent en une séparation des isotopes individuels, en la focalisa- tion relativiste, en la bande de rigidité magnétique étroite, ainsi qu'en un étalonnage absolu simple. Lors de la mesure selon le nouveau procédé, les fragments dans le système de laboratoire ont des vitesses, qui correspondent à peu près à la vitesse du rayonnement d'origine. Ceci permet une détermination univoque de leur ordre de grandeur et de leur masse dans des temps de quel- ques centaines de nanosecondes. Pour la mesure de l'ordre de grandeur, sont mises en oeuvre des chambres d'ionisation pour la mesure de la masse, le classement dans le champ ma- gnétique combinés avec des méthodes de durée de vol. Le caractère relativité (v=O,8c) conduit à une concentration des fragments dans le sens en avant. L'élément d'angle solide dans le système de référence rela- tiviste se resserre autour d'un facteur (BF/ Bo), dans le- quel BF et Bo sont les vitesses des fragments dans le système au repos, rapportées à la vitesse de la lumière ou la vitesse du projectile. Ceci conduit à une efficacité dans l'identification de produit provenant de la fission de l'actinide d'environ 4 % ou d'environ 40 % à partir de sa spallation. La rigidité magnétique des produits de la réac- tion, Bp A/Z*V, ne varie que peu dans la cinématique in- verse, car tous les produits de la réaction sont chargés Z fois, donc A/Z ne varie que dans une petite largeur de bande et les vitesse ne se différencient que peu de la vi- tesse du projectile. Tous les produits de réaction sont donc situés dans une fenêtre de 30 % autour de la rigidité du jet du projectile. L'enregistrement d'événements réactionnels in- dividuels, séparés dans le temps avec identification suc- cessive d'isotopes permet la mesure d'un grand nombre de sections transversales d'incinération dans un ajustage du système magnétique. L'étalonnage absolu des sections trans- versales a lieu par l'intermédiaire d'une mesure de flux du rayonnement incident U, de l'épaisseur de la cible et des probabilités identification du système magnétique et du système détecteur. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Procédé pour la détermination des sections transversales d'incinération (sections efficaces pour la destruction) des actinides pour l'incinération d'actinides à vie longue par spallation ou fission nucléaire pour le désengagement nucléaire, caractérisé en ce que les noyaux des actinides sont accélérés et sont incinérés en cinémati- que inverse par collision, avec des noyaux légers, les fragments créés sont séparés par la mesure de la rigidité magnétique, du temps de vol et de la perte d'énergie et les sections transversales d'incinération peuvent être détermi- nées par le comptage des particules individuelles. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que comme prototype pour les actinides on choi- 238 238 sit l'isotope 23U ou 23Th et ses noyaux sont accélérés à une énergie autour de 1 GeV/U. 3 ) Procédé selon la revendication 2, caracté- 12 9 2 1 risé en ce que les noyaux légers sont C, Be, H ou H.