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Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
4.5 Cas des photons issus de réactions
neutroniques
4.5.1 Cas des photons produits par captures radiatives
La production des photons émis lors d’une capture radiative
( )
1
X n,
X
A
A +
γ
est à prendre en compte pour estimer le risque d’exposition. Citons à titre
d’exemple la capture radiative sur l’hydrogène pour des énergies thermiques
dont la section efficace est de l’ordre de 0,3 barn avec émission à 100 % d’un γ
de 2,23 MeV – énergie de liaison du deuton. Ces réactions sont très présentes
dans les éléments hydrogénés entourant le cœur des réacteurs (eau, béton…) et
constituent des sources de rayonnement photonique significatives.
Le tableau 4.15 [45] synthétise pour un grand nombre d’éléments naturels
la section efficace et le taux d’émission de photons par bande d’énergie pour
des captures radiatives induites par des neutrons thermiques. Le cas de la
capture des neutrons thermiques sur le fer est à souligner ; cette réaction induit la composante photonique la plus énergétique aux alentours de 10 MeV.
Nous nous limiterons ici à étudier quantitativement les spectres photoniques pour des neutrons thermiques en raison de sections efficaces très supérieures à celles des neutrons plus énergétiques.
4.5.2 Cas des photons émis lors des diffusions inélastiques
des neutrons
Consécutivement à une diffusion inélastique, le noyau cible est laissé dans
un état excité. Celui-ci se désexcite en émettant rapidement un ou plusieurs
photons (de l’ordre de 10 fs). Les sections efficaces sont d’autant plus importantes que l’énergie des neutrons et le numéro atomique Z du milieu sont importants. Ces diffusions inélastiques seront utilisées pour ralentir les neutrons
rapides, en produisant des photons de désexcitations qui seront eux-mêmes
autoatténués dans le milieu. Nous verrons en effet qu’en raison de la faiblesse
des énergies des photons accompagnant ces diffusions le risque sera mineur
voire insignifiant devant la problématique primaire des neutrons. Toutefois,
pour caractériser ces émissions secondaires de photons, il y a lieu de considérer
le débit de fluence neutronique, le spectre en énergie de ceux-ci et les sections
efficaces de diffusion inélastiques. À titre d’exemple, le tableau 4.16 donne
pour des éléments naturels les sections efficaces d’émission de ces photons par
bandes d’énergie en fonction de l’énergie des neutrons incidents. Pour être
exhaustif, ces valeurs de sections efficaces intègrent les émissions photoniques
par toutes les réactions inélastiques susceptibles d’être produites aux énergies
des neutrons considérés, par exemple : (n,γ).
Physique appliquée à l’exposition externe : dosimétrie et radioprotection
4.5 Cas des photons issus de réactions
neutroniques
4.5.1 Cas des photons produits par captures radiatives
La production des photons émis lors d’une capture radiative
( )
1
X n,
X
A
A +
γ
est à prendre en compte pour estimer le risque d’exposition. Citons à titre
d’exemple la capture radiative sur l’hydrogène pour des énergies thermiques
dont la section efficace est de l’ordre de 0,3 barn avec émission à 100 % d’un γ
de 2,23 MeV – énergie de liaison du deuton. Ces réactions sont très présentes
dans les éléments hydrogénés entourant le cœur des réacteurs (eau, béton…) et
constituent des sources de rayonnement photonique significatives.
Le tableau 4.15 [45] synthétise pour un grand nombre d’éléments naturels
la section efficace et le taux d’émission de photons par bande d’énergie pour
des captures radiatives induites par des neutrons thermiques. Le cas de la
capture des neutrons thermiques sur le fer est à souligner ; cette réaction induit la composante photonique la plus énergétique aux alentours de 10 MeV.
Nous nous limiterons ici à étudier quantitativement les spectres photoniques pour des neutrons thermiques en raison de sections efficaces très supérieures à celles des neutrons plus énergétiques.
4.5.2 Cas des photons émis lors des diffusions inélastiques
des neutrons
Consécutivement à une diffusion inélastique, le noyau cible est laissé dans
un état excité. Celui-ci se désexcite en émettant rapidement un ou plusieurs
photons (de l’ordre de 10 fs). Les sections efficaces sont d’autant plus importantes que l’énergie des neutrons et le numéro atomique Z du milieu sont importants. Ces diffusions inélastiques seront utilisées pour ralentir les neutrons
rapides, en produisant des photons de désexcitations qui seront eux-mêmes
autoatténués dans le milieu. Nous verrons en effet qu’en raison de la faiblesse
des énergies des photons accompagnant ces diffusions le risque sera mineur
voire insignifiant devant la problématique primaire des neutrons. Toutefois,
pour caractériser ces émissions secondaires de photons, il y a lieu de considérer
le débit de fluence neutronique, le spectre en énergie de ceux-ci et les sections
efficaces de diffusion inélastiques. À titre d’exemple, le tableau 4.16 donne
pour des éléments naturels les sections efficaces d’émission de ces photons par
bandes d’énergie en fonction de l’énergie des neutrons incidents. Pour être
exhaustif, ces valeurs de sections efficaces intègrent les émissions photoniques
par toutes les réactions inélastiques susceptibles d’être produites aux énergies
des neutrons considérés, par exemple : (n,γ).