Joyeux anniversaire n_TOF !

L’installation de mesure du temps de vol des neutrons (n_TOF) vient de fêter ses dix ans. Cet anniversaire a été marqué par une petite cérémonie : l’occasion de retracer le brillant parcours de cette installation hors du commun, dont l’activité scientifique s’étend de l’astrophysique à l’étude des processus de transmutation des déchets nucléaires.

 

De gauche à droite: Enrique Gonzalez-Romero, président du conseil de la collaboration, Enrico Chiaveri, porte-parole de l'expérience n_TOF, et Carlo Rubbia, le créateur de l'expérience n_TOF.

Dix ans après son premier faisceau, n_TOF arrive petit à petit à maturité. Revigoré par la récente rénovation de ses infrastructures, qui lui a valu d’obtenir le label exceptionnel de «classe A» en matière de normes de radioprotection, n_TOF possède un programme scientifique riche et stimulant. « Il y a un an, la ligne de faisceau et la zone d’expérimentation ont été entièrement reconstruites pour répondre aux critères de la classe A en radioprotection en vue d’utiliser en toute sécurité quasiment tous les radionucléides. Nous avons ainsi pu continuer à étudier la transmutation des déchets radioactifs produits, par exemple, dans les centrales nucléaires », explique Enrico Chiaveri, porte-parole de la collaboration n_TOF, qui regroupe environ 90 physiciens issus d’une trentaine d’institutions dans le monde.

Ces études sont particulièrement importantes pour le développement de la nouvelle génération de réacteurs nucléaires et de systèmes pilotés par accélérateur, qui utilisent des faisceaux de neutrons produits par un accélérateur pour déclencher des réactions nucléaires. « La production et la transmutation des éléments radioactifs par ces nouveaux réacteurs nécessitent de mesurer avec précision la section efficace de la capture et de la fission des « actinides mineurs », qui sont les éléments les plus radiotoxiques d'un déchet radioactif, précise Enrico Chiaveri. Les résultats obtenus à n_TOF - pour certains des premières mondiales - sont extrêmement précis et fournissent des informations importantes en vue de l’éventuel traitement sur place de ces éléments et de leur réutilisation comme source d’énergie ».


La cérémonie marquant les dix ans de n-TOF a eu lieu le 24 novembre dans le restaurant n ° 1.

Les neutrons entrent en jeu dans quasiment tous les processus nucléaires, y compris dans la formation et l’évolution des étoiles. «Nous avons effectué des mesures très précises sur la formation de certains éléments lourds, comme l’osmium (Os) et le rhénium (Re)», explique Enrico Chiaveri. Grâce à ces études, à l’aide d’une technique appelée «cosmochronométrie nucléaire», la collaboration n_TOF a réussi à obtenir une nouvelle estimation de l’âge de l’Univers. Ces résultats très prometteurs ont reçu la mention spéciale de « recherche exceptionnelle » dans la revue Physical Review C.

L’installation n_TOF possède de nombreuses caractéristiques spécifiques : un flux instantané de neutrons extrêmement élevé, égal à 8x105 neutrons par cm2, une résolution en énergie très précise et un large spectre neutronique, avec une plage d’énergie très étendue allant de l’énergie thermique au GeV. Toutes ces caractéristiques font de n_TOF une installation des plus compétitives dans son domaine de recherche. «À long terme, n_TOF a de grandes chances de pouvoir encore améliorer l’intensité de son flux de neutrons en réduisant le temps de vol vers une deuxième zone d’expérimentation. Les estimations préliminaires faites par l’équipe chargé de l’appui de n_TOF au CERN (groupe EN-STI) indiquent qu’il est réaliste d’envisager l’utilisation d’échantillons ayant une masse 10 à 100 fois inférieure, ce qui ouvrirait la voie à des mesures directes qui ne sont actuellement possibles dans aucune installation existante », ajoute Enrico Chiaveri. L’avenir s’annonce radieux pour cette toute jeune installation !


L’histoire de n_TOF


Le premier faisceau de neutrons a été produit à n_TOF en novembre 2000. Le faisceau est produit grâce à des protons pulsés par le PS qui viennent percuter une cible de spallation en plomb. L’installation est née de l’imagination de Carlo Rubbia, prix Nobel et ancien Directeur général du CERN.

par Francesco Poppi