Résonance Neutronique: une Technologie Transportable ?

par | 15 Juin 2021 | Énergie Nucléaire

La  résonance neutronique, qui permet d’identifier la matière au sein, notamment, d’installations nucléaires, est aujourd’hui difficilement utilisable. Le chercheur Ethan Klein cherche donc à mettre…

Résonance neutronique

La  résonance neutronique, qui permet d’identifier la matière au sein, notamment, d’installations nucléaires, est aujourd’hui difficilement utilisable. Le chercheur Ethan Klein cherche donc à mettre au point un appareil transportable capable de fournir des résultats identiques. Une telle invention révolutionnerait le secteur du désarmement nucléaire.


 

Résonance neutronique : identifier la matière sans y avoir accès

L’analyse de transmission par résonance neutronique (NRTA) est une technique d’identification de la matière. Mise au point 5 ans plus tôt par Areg Danagoulian, professeur au MIT, c’est aujourd’hui une méthode de grande fiabilité. Ne nécessitant aucun d’accès direct à la matière, elle est notamment employée dans le domaine du nucléaire.

Avec cette technique il est possible de connaître la nature des éléments contenus dans une tête de missile. Leurs isotopes et la quantité disponible est aussi identifiable et ce, sans avoir à démonter la structure.

 

Développement d’un prototype transportable

Le 13 mai, Physical Review Applied annonçait l’existence d’un prototype transportable de cette même technologie. Un projet ambitieux et innovant dirigé par Ethan Klein.

 

3 mètres de long pour $100,000

En effet, un des inconvénients majeurs de la NRTA est sa taille immense, qui peut atteindre une centaine de mètres. Un autre est son prix, qui se compte en centaines de millions de dollars. Ces deux raisons expliquent que les seules technologies existantes sont la propriété des grands laboratoires de recherche nationaux.

Leur utilisation doit donc s’effectuer sur place, ce qui est malcommode pour l’identification de têtes nucléaires. Or le prototype réalisé mesure seulement 3 mètres de long, et le prix final est estimé à moins de $100,000. Une innovation majeure, dont l’objectif premier est la sécurité nucléaire.

 

Résonance neutronique : connaitre la matière grâce à un faisceau de neutrons

La transmission par résonance neutronique est une technologie capable d’identifier avec certitude une matière inconnue. On projette sur la matière un faisceau de neutrons, qui entre en collision avec les noyaux. Lorsque le neutron incident possède une certaine énergie, le noyau l’absorbe et s’excite : c’est l’énergie de résonance neutronique.

Le noyau agit comme un filtre, laissant passer les neutrons se déplaçant à un autre niveau d’énergie. L’appareil mesure alors quels neutrons ont été absorbés et transmis, et associe les résultats aux banques de données existantes. L’énergie de résonance étant unique à chaque isotope, la matière est ainsi identifiée.

 

L’innovation technique selon Ethan Klein

Pour son prototype, Klein utilise notamment un générateur D-T (deutérium-tritium), transportable, pour projeter les neutrons. Ceux-ci traversent alors un tube D-T, à l’intérieur duquel ils percutent la matière.

Ils achèvent ensuite leur trajectoire sur le détecteur placé juste derrière celle-ci. Cette installation rend l’appareil déplaçable et manipulable par une seule personne.

De nombreuses contraintes

Bien que prometteuse, cette technologie présente encore de grands défis à surmonter. Si l’appareil est sensible à la détection de très faibles signaux, il reste loin du niveau de précision des laboratoires.

Également, il ne parvient pas encore à déterminer la quantité associée à chaque isotrope. C’est pourtant un enjeu de taille, quand l’application première de leur technologie est l’identification des têtes nucléaires. Connaître la quantité précise de plutonium et d’uranium peut faire la distinction entre un vrai et un faux missile nucléaire.

 

Quatre expériences effectuées

Il ne faut pas pour autant diminuer leur succès : bien qu’expérimentale, leur technologie est performante. Au cours de quatre expériences, ils sont parvenus à mesurer correctement les énergies neutroniques absorbées et transmises. La pandémie à certes limité leur accès aux laboratoires, mais l’équipe n’en est que plus déterminée à poursuivre son projet.

Le développement d’une technologie portable de résonance neutronique est un donc projet ambitieux, qui veut rivaliser avec les laboratoires nationaux. Malgré un long chemin à parcourir, c’est un projet prometteur, porteur d’une avancée importante pour le secteur du désarmement nucléaire.