Introduction
Deux grandes catégories de rayonnements sont à distinguer : les particules neutres –
neutrons, γ – et les particules chargées – électrons (β – ), positons (β + ), particules α… – Dans
la gamme d’énergie 0 à 20 MeV, pour une même énergie, les particules neutres se propagent dans la matière sur des distances bien plus grandes que les particules chargées :
plusieurs cm ou dizaines de cm pour les premières à comparer à quelques μm ou quelques
mm pour les secondes. Dans de nombreux cas, on peut considérer que les particules chargées sont ralenties sur place en raison de la valeur petite de leur parcours. Cette hypothèse
ne dispense cependant pas de traiter le ralentissement coulombien explicitement lorsque
la particule chargée induit des réactions nucléaires sur son parcours : tel est par exemple
le cas des réactions (α, n) mentionnées dans les précédents chapitres. L’approximation du
ralentissement sur place n’est naturellement plus valable dans le cas d’une propagation
dans un milieu peu dense comme l’air (1,2 × 10 –3 g>cm –3 ).
Pour traiter la propagation des rayonnements dans la matière plusieurs méthodes ont été
mises au point que l’on répartit ici en deux grandes classes :
– la classe 1 des méthodes qui résolvent explicitement l’équation régissant la propagation
des particules dans la matière, selon une approche déterministe avec discrétisation de
l’espace des phases, (classe 1a) et/ou stochastique (classe 1b) dans laquelle on simule sur
ordinateur l’histoire des particules, c’est-à-dire leurs interactions successives avec les
atomes du milieu dans lequel elles se propagent ;
– la classe 2 des modèles qui proposent des méthodes simplifiées permettant d’obtenir
certaines grandeurs physiques cherchées avec des temps de calculs réduits mais en contrepartie avec une précision moindre qu’avec les méthodes de la classe 1 précédente. Les
techniques de calcul utilisées dans la mise en œuvre de ces méthodes peuvent être déterministes (discrétisation de l’espace des phases) et/ou stochastiques.
On a examiné dans le chapitre 9 la démarche méthodologique des études de protection dans
lesquelles s’insère l’utilisation des méthodes et codes de calcul associés. Le présent chapitre
s’attache à décrire de manière séquentielle ces méthodes et codes. Les tableaux 10.1a et
10.1b respectivement relatifs aux particules neutres – neutron et γ – et aux particules chargées mentionnent les méthodes de calcul les plus courantes ainsi que le nom de logiciels
dans lesquels elles ont été implémentées. Les références indiquées fournissent des informations précises sur le type de particules traitées, la gamme d’énergie couverte, les couplages
existant entre particules primaires et particules secondaires, les approximations adoptées
dans les divers modes calculatoires, les données nucléaires et atomiques associées requises
et disponibles, etc.
Propagation
des rayonnements :
méthodes
et codes de calcul
10
Cheikh M’Backé Diop, Maurice Chiron,
Michel Boyard
Deux grandes catégories de rayonnements sont à distinguer : les particules neutres –
neutrons, γ – et les particules chargées – électrons (β – ), positons (β + ), particules α… – Dans
la gamme d’énergie 0 à 20 MeV, pour une même énergie, les particules neutres se propagent dans la matière sur des distances bien plus grandes que les particules chargées :
plusieurs cm ou dizaines de cm pour les premières à comparer à quelques μm ou quelques
mm pour les secondes. Dans de nombreux cas, on peut considérer que les particules chargées sont ralenties sur place en raison de la valeur petite de leur parcours. Cette hypothèse
ne dispense cependant pas de traiter le ralentissement coulombien explicitement lorsque
la particule chargée induit des réactions nucléaires sur son parcours : tel est par exemple
le cas des réactions (α, n) mentionnées dans les précédents chapitres. L’approximation du
ralentissement sur place n’est naturellement plus valable dans le cas d’une propagation
dans un milieu peu dense comme l’air (1,2 × 10 –3 g>cm –3 ).
Pour traiter la propagation des rayonnements dans la matière plusieurs méthodes ont été
mises au point que l’on répartit ici en deux grandes classes :
– la classe 1 des méthodes qui résolvent explicitement l’équation régissant la propagation
des particules dans la matière, selon une approche déterministe avec discrétisation de
l’espace des phases, (classe 1a) et/ou stochastique (classe 1b) dans laquelle on simule sur
ordinateur l’histoire des particules, c’est-à-dire leurs interactions successives avec les
atomes du milieu dans lequel elles se propagent ;
– la classe 2 des modèles qui proposent des méthodes simplifiées permettant d’obtenir
certaines grandeurs physiques cherchées avec des temps de calculs réduits mais en contrepartie avec une précision moindre qu’avec les méthodes de la classe 1 précédente. Les
techniques de calcul utilisées dans la mise en œuvre de ces méthodes peuvent être déterministes (discrétisation de l’espace des phases) et/ou stochastiques.
On a examiné dans le chapitre 9 la démarche méthodologique des études de protection dans
lesquelles s’insère l’utilisation des méthodes et codes de calcul associés. Le présent chapitre
s’attache à décrire de manière séquentielle ces méthodes et codes. Les tableaux 10.1a et
10.1b respectivement relatifs aux particules neutres – neutron et γ – et aux particules chargées mentionnent les méthodes de calcul les plus courantes ainsi que le nom de logiciels
dans lesquels elles ont été implémentées. Les références indiquées fournissent des informations précises sur le type de particules traitées, la gamme d’énergie couverte, les couplages
existant entre particules primaires et particules secondaires, les approximations adoptées
dans les divers modes calculatoires, les données nucléaires et atomiques associées requises
et disponibles, etc.
Propagation
des rayonnements :
méthodes
et codes de calcul
10
Cheikh M’Backé Diop, Maurice Chiron,
Michel Boyard