Des détecteurs qui ne craignent aucun neutron
Les champs de neutrons pulsés de haute intensité sont générés par des accélérateurs de particules tels que le PS et le LHC. Ces rayonnements pulsés parasites sont techniquement difficiles à détecter de manière efficace et les détecteurs conventionnels sont peu aptes à mesurer de tels champs. Un nouveau test réalisé dernièrement à l’aide de l’installation HiRadMat a permis d’évaluer les performances de plusieurs détecteurs de neutrons lorsqu’ils sont exposés à des conditions extrêmes.
Afin de limiter les interventions humaines nécessaires au début et à la fin du test, les détecteurs ont été installés sur une roue spécialement conçue par l’équipe de HidRadMat du CERN pour l’expérience HRMT-15.
Les champs de neutrons pulsés de haute intensité font partie des conditions les plus difficiles à supporter pour un détecteur. Ces rayonnements parasites sont générés par les accélérateurs lorsqu’un faisceau primaire est absorbé ou perdu, notamment à la suite d’une instabilité du faisceau lors d’interventions courantes. Mesurer précisément les niveaux de rayonnement est la première des exigences pour que les experts puissent protéger efficacement le personnel et les équipements. « En raison des contraintes de l’électronique, construire un détecteur capable de supporter des champs de neutrons pulsés de haute intensité est un véritable défi technique, explique Marco Silari, membre du groupe Radioprotection du CERN et chef de projet pour l’expérience HRMT-15 RPINST. La plupart des détecteurs souffrent de l’empilement des particules, qui rend la lecture des mesures impossible. Dans certains cas, des algorithmes sont utilisés pour compenser les pertes dues aux pulsations de haute intensité, mais en général ils ne donnent pas de résultats fiables. »
L’expérience HRMT-15 a récemment mesuré les performances de cinq détecteurs de neutrons exposés à des flux de neutrons produits lorsque des protons de haute énergie issus du SPS sont arrêtés par l’installation d’absorption de faisceau HiRadMat. « HiRadMat est un dispositif unique qui nous a permis d’exposer les détecteurs à des flux de neutrons extrêmement intenses, qui les frappent avec des impulsions très courtes, précise Marco Silari. L’intensité du faisceau primaire de protons du SPS a varié sur une gamme de quatre ordres de grandeur, jusqu’à 1013 protons par paquet. Ce sont des conditions extrêmement rudes pour les détecteurs. Parmi les cinq détecteurs testés, trois seulement ont réussi le test, tandis que les autres ont présenté des défaillances significatives. »
Parmi les détecteurs qui ont réussi les tests haut la main figurent deux des détecteurs de RAMSES, qui sont installés tout le long du tunnel du LHC et de sa chaîne d’injection, ainsi que dans les cavernes de service des expériences du LHC. Ces détecteurs contrôlent constamment les niveaux de rayonnement dans la machine. « Nous avons également testé LUPIN, un nouveau prototype de détecteur développé par le département Énergie de l’École polytechnique de Milan (Italie) en collaboration avec le CNAO, le Centre italien de hadronthérapie, ajoute Giacomo Manessi, doctorant au sein du groupe Radioprotection. Les performances de LUPIN ont été excellentes, ce qui en fait un détecteur idéal pour les accélérateurs médicaux. »
La collaboration HRMT-15, dont le travail a été en partie soutenu au titre du projet EuCARD HiRadMat (volet Transnational Access), est sur le point de publier les résultats détaillés des tests dans la section A de la revue Nuclear Instruments and Methods in Physics Research.
