SECTIONS EFFICACES DIFFERENTIELLES DE DIFFUSION ELASTIQUE ... · tions efficaces différentielles de diffusion inélastique. Ces données prolongent & plus haute énergie des mesures

CEA-R-4641 - HAOUAT Gfirard, LACHKAR Jean, SIGAUD Jean, PATIN Yves, COÇU Francis

SECTIONS EFFICACES DIFFERENTIELLES DE DIFFUSION ELASTIQUE ET INELASTI-QUE DES NEUTRONS PAR LE CARBONE DANS LA GAMME D'ENERGIE COMPRISE ENTRE 8,0 ET 14,5 MeV

Sommaire.- Les sections efficaces différentielles de diffusion des neutrons rapides par le carbone ont été mesurées entre 8,0 et 14,S MeV par pas de 0,5 MeV. Les distributions angulaires de diffusion éla tique et isélastique (correspondant au premier niveau d' excitation de lC) ont été obtenues 9 l'aide d'un dispositif de mesure de temps de vol des neutrons installé auprès de l'accélérateur tandem Van de Graaff du Service de Physique Nucléaire du Centre d'Etudes de Btuyères-le-Chfttel. Les incertitudes varient entre 7 et 15 1 pour les sections efficaces différentielles de diffusion élastique et entre 8 et 20 \ pour les sections efficaces différentielles de diffusion inélastique. Ces données prolongent & plus haute énergie des mesures (IHI'Y) entre S,8 et 8,8 MeV sur le carbone effectuées antérieurement dans ce service. La comparaison de certains de nos résultats avec les données précédemment publiées au-dessous de 9 MeV et autour de 14 MeV indique un faon accord. Aucune autre contribution expérimentale ne semble avoir été publiée, a ce jour, entre 9 et 14 MeV. La somme des sections efficaces intégrées de. diffu-

CEA-R-4641 - HAOUAT Gérard, LACHJCAR Jean, SIGAUD Jean, PATIN Yves, COÇU Francis

DIFFERENTIAL (ÎROSS SECTIONS FOR CARBON NEUTRON ELA5TIC AND INELASTIC SCATTERING FROM 8,0 TO 14,5 MeV

Summary.- Differential cross sections for fast neutrons scattered by carbon were measured between B.O and 14.S MeV, in steps of 0.5 MeV. The angular distributions for elastic and inelastic scattering to the first excited level in " C were obtained using the neutron tine-of-flight facility of the centre d'Etudes de Bruyères-Ie-Ch6tel tandem Van de Graaff accelerator. The uncertainties vary from 7 to 15 I for the differential elastic-scattering cross sections and from 8 to 20 \ for the differential inelastic-scattering cross sections. These data extend to higher energies previous O.n'r) measurements on carbon, (between 5.8 and 8.8 MeV) also p**' 'jrned in this laboratory. The comparison ~of our values with previousl"* reported data, below 9 MeV and around 14 MeV, shows good agreeaen , No other experimental contribution seems to have been reported, yet, between 9 and 14 MeV. The sum of the integrated cross sections for the elastic and inelastic scattering presented here and the previously published cross sections of the 1 S C (n,a 0) 'Be and **C (n,n'3a) reactions are compared with the total

f

sion élastique et inélastique présentées ic i et des sections efficaces des réactions "C (n,a_) -Be et l , C (nrn'3ti)précédemaent rapportées sont comparées r.ux sections efficaces totales publiées. Les fonctions d'excitation di- la diffusion élastique et inélastique (1er niveau d'excitation) P*T l s carbone sont aussi comnréts avx valeurs évaluées de la bande EfibF/'i.HI. Un désaccord assez" imp» rtant est constate.

1975 54 p.

Commissariat ft l'Bnergii At calque - France

1 : cross sections neasured elsewhere. The excitation functions.for. the elastic and inelastic [1st excited level] scattering by carbon are also compared with the evaluated values of ENDF/B.ZIX. These evaluated values are not in agreement with our expérimenta1 results.

"75 54 p.

Commissariat ft l'Energie Atomique - France

-*a^!^'^-^iiiy-yf,T-Trii^-7'rln"~rT~1 " • _ ^ 4 ^

P ^ ^ ^ 5 CEA-R-4M1

1 COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE

A34 mm WÊËËËÊÊË SECTIONS EFFICACES DIFFERENTIELLES ScS^^S&SSSS

BÏ&SSSSS

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1975 Ea

DE DIFFUSION ELASTIQUE ET INELASTIQUE DES NEUTRONS PAR LE CARBONE

DANS LA GAMME D'ENERGIE COMPRISE ENTRE 8,0 ET 14,5 MeV

par

Gérard HAOUAT, Jean LACHKAR, Jean SIGAUD, Yves PATIN, Francis COCU

Centre d'Etudes de Bruyères-le-Châtel

wmmmm apport CEA-R^H

SERVICE DE DOCUMENTATION

C.F.N - SACLAY B.P. n" 2, 91190 - GIFsurYVETTE • France

- Rapport CEA-R-4641 -

Centre d'Etudes de Bruyeres-le-Châtel

SECTIONS EFFICACES DIFFERENTIELLES DE DIFFUSION ELASTIQUE ET INELASTIQUE DES NEUTRONS

PAR LE CARBONE DANS LA GAMME D'ENERGIE COMPRISE ENTRE 8,0 ET 14,5 MeV

par

Gérard HAOUAT, Jean LACHKAR, Jean.SIGAUD, Yves PATIN, Francis COCU

- Février 1975 -

3

11

i i

SOMMAIRE

ABSTRACT

RESUME

I - INTRODUCTION

II - TECHNIQUE EXPERIMENTALE

1° - Production des neutrons

2° - Dispositif expérimental

3° - Mesure du flux de neutrons

4 e - Détecteurs, électronique aBaociée. Acquisition des données élémentaires

III - TRAITEMENT DES DONNEES

I e - Mesure des sections efficaces différentielles

2° - Efficacité des détecteurs

3B - Correction des données. Incertitude sur les mesures

IV - PRESENTATION DES RESULTATS 1° - Distributions angulaires

2° - Fonctions d'excitation

3° - Discussion des résultats

V - CONCLUSION

VI - REFERENCES '

VII - LISTE DES TABLEAUX ET FIGURES.

i

I

4

I - INTRODUCTION

Une connaissance détaillée des sections efficaces différentielles de la diffusion

dee neutrons rapides par le carbone à diverses énergies est nécessaire pour les calculs de

transport des neutrons dans les matériaux de protection des réacteurs [1 ] . Durant ces der

nières années, des mesures de diffusion élastique et inélastique des neutrons par le carbone

ont été faites, certaines dans la gamme des énergies inférieures ou égales fi 9,0 MeV

[2 - 3 - 4 ] d'autres autour de 14,0 MeV [4] , Aucune mesure n'a été rapportée fi ce jour

entre ces deux énergies.

Nous avons réalisé au service de Physique Nucléaire du Centre d'Etudes de

Bruyère-le-Chfitel une série de mesures de diffusion des neutrons par le carbone dans la

gamme d'énergie incidente comprise ?ntre 8,0 e t 14,5 MeV, La technique de mesure utilisée

est celle du temps de vol avec un faisceau puisé. Un spectromètre de neutrons constitué de

quatre chaînes de mesure assure l'acquisition des données. Nous présentons les sections ef

ficaces différentielles de diffusion élastique et inélastique par le premier niveau excité (4,439 12 MeV) de C. Dans la gamme d'énergie étudiée, les distributions angulaires sont mesurées

entre 10° et 160°, par pas de 10*, et tous les 0,5 MeV. En utilisant les données (n,a ) et

(n,n'3a) précédemment publiées [5 fi 10] nous comparons la somme des sections efficaces 12 partielles de la réaction n + C fi la section efficace totale mesurée directement [11]. La

13 contribution de C dans C naturel a été négligée (1,11 *&).

H - TECHNIQUE EXPERIMENTALE 3

Les neutrons incidents sont produits par la réaction D (d,n) He fi l'aide de l'accélérateur Tandem Van de Graaff 12 MeV du Centre d'Etudes de Bruyère-le-Chfltel. Les neutrons diffusés par l'échantillon sont détectés à l'aide d'un spectromètre de neutrons fi temps de vol constitué de quatre chaînes de mesure. Nous décrivons dans ce qui suit les différents éléments du dispositif expérimental.

l ù - Production des neutrons.

Le tandem délivre un faisceau de deutérons haché et regroupé dans des impul

sions dont la largeur fi mi-hauteur varie de 1,5 ns fi 1,0 ns pour des deutérons d'énergie

comprise entre 5,0 et 11,5 MeV respectivement. La fréquence de récurrence de ces impul

sions est 2,5 MHz. Le courant moyen varie entre 2,5 uA et 4,0 uA selon l'énergie.

Le faisceau de deutérons interagit avec une cible gazeuse de deuterium pour pro-Q

duire les neutrons monoclnétlques de la réaction D (d,n) He et les neutrons de la réaction de cassure du deutéron D (d,np)D. L'enceinte de la cible, représentée sur la figure l a , est un

2 cylindre de 3 cm de longueur, rempli de deuterium fi la pression de 1 kg/cm , isolé du reste de 1*extension par une fenêtre de Havar de 5 M d'épaisseur. La dispersion en énergie

totale du faiBceau des neutrons monocinétiqueB due aux dimensions finies de la cible gazeuse

et de l'échantillon est sensiblement constante dans toute la gamme d'énergie et voisine de

s

60 keV. La cible est munie d'un système de circulation du gaz qui sert à refroidir la fenêtre

d'entrée (fig. lb). Ce dispositif assure une utilisation permanente de la cible jusqu'à des cou

rants de 7 uA. Elle est chemisée de tantale pour minimiser les réactions parasites (d,n).

Deux fenêtres latérales (fig. la) permettent de compter, avec des diodes ft semi-conducteur,

les protons de la réaction concurrente D (d,p)T. Leurs indications fournissent une mesure r e

lative du flux des neutrons incidents.

Pour des neutrons monocinétiques d'énergie comprise entre 8,0 et 14,5 MeV

l'énergie correspondante des deutérons est respectivement 5,1 et 11,6 MeV, Dans cette gam

me d'énergie fia réaction de cassure du deutéron D M,np)D est énergétiquement possible (le

seuil de la réaction est E = 4 , 4 5 MeV) ; eUe engendre un flux de neutrons dont le spectre

est continu, du fait de la cinématique des réactions a trois corps dans la voie de sortie (fig,

2). Ce flux est d'autant plus important que l'énergie des deutérons incidents est plus élevée

[12 - 13 - 14], Cependant l'étude des réactions (n,n'), pour les niveaux d'énergie d'excitation

inférieure a environ 7 MeV, est possible : cette valeur correspond à la différence d'énergie 3

entre le pic monocinétique des neutrons de la réaction D(d,n) He et le début du continuum des

neutrons de la réaction D (d,np)D. Cette raison limite la présente étude à la mesure des sec

tions efficaces différentielles pour le fondamental et le premier niveau excité (4,439 MeV) de 12

C. (Le deuxième niveau uxcité se trouve à une énergie de 7,68 MeV).

2° - Dispositif expérimental,

La figure 3 donne une représentation schématique du dispositif expérimental. Les

neutrons provenant de la cible, émis a 0° par rapport à l'axe du faisceau, sont diffusés par

l'échantillon de carbone. Ce dernier est un cylindre de graphite de 99,5 <& de pureté, dont le

diamètre est 2,5 cm, la hauteur 3,0 cm et la masse 23,846 gr. n est suspendu à une po

tence et son axe, vertical, eBt Bitué à une distance de 14,7 cm du milieu de la cible gazeuse

pour toutes les mesures effectuées entre 20° et 160°. Pour éviter que le détecteur, lors des

mesures a 10°, ne soit en vue directe de la cible, nous avons éloigné cette dernière du dif

fuseur : la distance entre le milieu de la cible et l'axe du diffuseur est alors 24,5 cm. Ces

conditions géométriques représentent un bon compromis entre une résolution en épergie (~ 60

keV) et une dispersion angulaire du faisceau incident (11° au plus) relativement faibles d'une

part , et un taux de comptage au niveau des détecteurs suffisamment élevé d'autre part

L'échantillon de carbone est au centre du système de collimation et de protec

tion deB quatre détecteurs (fig. 3). Ce système est formé de t rois parties :

a) Des barres d'ombre placées à 30 cm de la cible gazeuse protègent les détecteurs

des neutrons issus de la cible et de ceux diffusés dans l'environnement immédiat de cette

dernière. Elles sont constituées de fer et de plomb et mesurent 70 cm de long. Le flux di

rect des neutrons d'énergie comprise entre 1 et 14,5 MeV est atténué d'un facteur supérieur

a 10 . Les quatre barres d'ombre sont disposées sur un même support, 1*intervalle angulaire

entre deux barreB voisines est de 20".

b) Derrière chaque barre d'ombre un collimateur, d'une longueur de 1,5 m et cons

titué de paraffine chargée de bore et de lithium, diminue le bruit de fond dû aux neutrons 2 3

diffusée par l 'air ou par le sol en direction du détecteur dans un rapport 10 à 10 . c) Enfin les détecteurs de neutrons sont situés ft 7 m de l'échantillon lors des

6

mesures à 10* et ft 5 m pour celles effectuées entre 20° et 160". Chaque détecteur est placé

à l'intérieur d'une protection destinée à atténuer le bruit de fond du aux neutrons it aux

rayons 7 qui ne proviennent pas directement de l'échantillon de carbone. Une couche de po

lyethylene de ZO & 30 cm assure la protection vis à vis des neutrons par ralentissement,

thermalisation et capture. Les rayons 7 émiL. au cours de ce processus et ceux créés dans la

salle d'expérience sont en partie absorbés par un blindage de plomb de 5 cm d'épaisseur.

3° - Mesure du flux de neutrons.

Le flux des neutrons incidents sur l'échantillon de carbone est mesuré, par une

méthode indirecte, avec des détecteurs que l'on étalonne ensuite.

a) La mesure relative du flux est assurée, durant l'expérience, d'une part par le

comptage des protons de la réaction concurrente D (d,p) T, détectés à 90° du faisceau in

cident, de part et d'autre de la cible, d'autre part par un spectroraètre de neutrons à temps

de vol placé à un angle fixe de 55° par rapport à l'axe du faisceau incident et à 5 m de la

cible gazeuse : ce détecteur enregistre le pic de temps de vol des neutrons directement issus

de la cible. La stabilité de ces détecteurs est vérifiée, durant toute l'expérience, en les com

parant ! 'm à Vautre et en analysant régulièrement l'indication de chaque détecteur. L'écart

maximum entre leurs indications n'excède pas 1 °f pour l'ensemble des mesures.

b) L'indication de ces détecteurs est rapportée au comptage d'un télescope à protons

de recul [15 - 16] mis à la place du diffuseur. Le flux de neutrons est ainsi déterminé en

utilisant la section efficace de diffusion (n,p) à 0" comme étalon [17] , Le radiateur de polye

thylene du télescope recouvre sensiblement le même angle solide que l'échantillon vis à vis de

la cible. L'efficacité du télescope en fonction de l'énergie a été calculée par une méthode

analytique [18 - 19], Parallèlement, des mesures d'efficacité ont été effectuées à 14,1 MeV

avec la méthode de la particule associée. L'écart maximum entre ces mesures el le calcul

effectué à la même énergie est de 3 4-,

4" - Détecteurs, électronique associée et acquisition des données élémentaires.

Le schéma du détecteur et de son électronique associée est donné dans la figure

4. Une seule des quatre chaînes de détection est représentée.

Le détecteur de neutrons est constitué :

- d'un Bcintillateur liquide NE-213 contenu dans une capsule cylindrique de 12,7

cm de diamètre et de 5,0 cm d'épaisseu-. Ce liquid? scintillant est choisi pour ses proprié

tés de discrimination de forme entre les neutrons et les rayons 7 [20 - 21].

- d'un photomultiplicateur rapide XP 1Q40 à large photocathode, couplé optique

ment au scintillateur.

Le temps de vol du neutron entre l'échantillon et le détecteur est repéré à l'aide

d'un convertisseur temps-amplitude, L'impulsion de départ est donnée par la voie rapide de

chaque chafhe et l'impulsion d'arrêt correspond à la pulsation du faisceau : elle est fournie

par un anneau placé sur le passage de la bouffée de deutérons, près de la cible.

Le signal linéaire du détecteur à scintillation est analysé dans un circuit de dis

crimination des neutrons et des rayons 7 : l'information de temps de vol est prise en compte

lorsque les deux conditions suivantes sont remplies :

- l'événement détecté correspond a l'interaction d'un neutron dans le scintillateur.

7

- l'impulsion linéaire du détecteur est supérieure à un seuil fixé préalablement.

Ainsi les neutrons de basse énergie et les rayons 7 sont en grande partie éli

minés des spectres de temps de vol.

Les informations codées correspondant au temps de vol du neutron et à l'énergie

du proton dp rpcul associé sont enregistrées simultanément sur la mémoire tampon d'un or

dinateur d'acquisition Cil 10 020 et transférées par blocs sur une bande magnétique. Un signal

d'identification permet de connaître le numéro de la chaîne de mesure concernée. Parallèle

ment un ensemble de trois échelles de comptage assure l'acquisition des informations concer

nant la mesure relative du flux de neutrons (deux détecteurs de protous et le détectRur de

neutrons placé ft 55e} ; les contenus de leurs registres sont vidés périodiquement sur la bande

magnétique.

Le tableau 1 rassemble les caractéristiques de l'appareillage expérimental dé»

crit ci-dessus.

Ill - TRAITEMENT DES DONNEES

1° - Mesure des sections efficaces différentielles.

A chaque angle nous enregistrons les spectres biparamétriques des neutrons dé

tectés successivement avec et sans échantillon. D'autre part nous comptons les protons du

télescope correspondant au flux des neutrons incidents. Lors du traitement des données, les

spectres de temps de vol sont constitués pour deux valeurs du seuil en énergie des protons

de recul dans le scintiîlateur : 1,S et 2,5 MeV. Ces valeurs sont repérées ft l'aide d'une 22

source de rayons 7 de Na [22] e t imposées au cours du traitement. La première valeur

correspond au seuil électronique de la voie lente, la seconde est choisie pour obtenir un

meilleur rapport signal sur bruit pour certains pics de temps de vol. Pour chacune d'elles,

la soustraction du bruit de fond, l'extraction des pics des spectres de temps de vol, le cal

cul de leur contenu et de l'erreur statistique sur ce dernier sont effectués sur ordinateur

Cil 10 020 ft l'aide d'un code de traitement des données mis au point dans notre laboratoire

[23]. A titre d'exemple nous donnons, dans la figure 5, un spectre de temps de vol des 12 neutrons de 9,0 MeV diffusés & 100° par C.

2° - Efficacité des détecteurs.

La détermination des sections efficaces absolues nécessite, entre autres, la

mesure de l'efficacité du détecteur de neutrons. Cette efficacité dépend de la nature du

scintiîlateur, de Ses dimensions, du seuil de la voie linéaire et aussi du seuil de discrimi

nation des neutrons et des rayons 7. Pour chacun des détecteurs -, les efficacités sont mesu

rées par deux méthodes. Nous détectons, à divers angles, les neutrons directement issus de 3

la cibi? et produits par la réaction D (d,n) He dont les sections efficaces différentielles sont données par SCHULTE et al. £24] et BROLLEY et al. [25] , Parallèlement l'efficacité est

déterminée ft partir de la diffusion (n,p) par un échantillon hydrogéné [17]. Celui-ci est un

cylindre de polyethylene de l ,0 cm de diamètre et 4,0 cm de hauteur pour lequel nous te

nons compte des effets d'absorption des neutrons, La variation de l'efficacité de l'un des

quatre détecteurs en fonction de l'énergie est représentée sur la figure 6, pour les deux

valeurs du seuil en énergie des protons de recul dans le scintiîlateur imposées au traite

ment. Lea tracés continus correspondent ft un calcul effectué dans notre laboratoire et basé

8

sur one méthode de Monte-Carlo, pour des seuils de 1,5 et 2,5 MeV, analogue & celle pu

bliée par R.E. TEXTOR et V.V. VERBINSKI [26]. Les valeurs calculées, s'accordant aux

données expérimentales dans la limite des incertitudes de mesure, sont utilisées pour la dé

termination des sections efficaces différentielles.

Pour les deux seuils en énergie les sections efficaces calculées sont très con

cordantes et leur écart relatif est toujours inférieur a l'incertitude sur la mesure. Nous a-

doptons la moyens pondérée de ces deux valeurB.

3" - Correction des données. Incertitude, sur tes mesures.

Nous introduisons danB la détermination des sections efficaces différentielles a

partir des données de tempB de vol, trois corrections dues aux dimensions non négligeables

de l'échantillon : l'atténuation du flu- des neutrons, la diffusion multiple et la dispersion

angulaire. Nous calculons ces corrections :clon une méthode analytique décrite par W. E,

KINNEY [27] .

L'incertitude sur les sections efficaces mesurées provient de la statistique de

comptage, de la détermination des positions géométriques, de la mesure absolue du flux des

neutrons et de sa mesure relative, ainsi que des corrections d'échantillon mentionnées plus

haut. Ces incertitudes sont rassemblées dans les deux parties du tableau 2 : la première

concerne les erreurs relatives qui affectent la forme de la distribution angulaire ; dans la

seconde figurent leB erreurs affectant leB mesures absolues.

IV - PRESENTATION DES RESULTATS

1° - Distributions angulaires.

Nous avons mesuré les sections efficaces différentielles de diffusion des neutrons + + 1 2

par le niveau fondamental (0 ) et le premier niveau excité (2 - 4,439 MeV) de C a 14

énergies de neutrons incidents comprises entre 8,0 et 14,5 MeV et régulièrement espacées de

0,5 MeV. La dispersion moyenne de l'énergie des neutrons incidents est de l'ordre de 60 keV

pour toutes les énergies.

Les distributions angulaires ont été mesurées entre 10* et 160*, par pas de 10*,

l'incertitude sur la position angulaire étant de + 0,2*. Une distribution angulaire se compose

de cinq séries d'enregistrements, comprenant chacune la mesure simultanée à quatre angles;

l'écart angulaire entre deux chafneB de mesure voisines eBt de 20*. La cohérence de nos me

sures a été vérifiée aux angles de recouvrement.

Les sections efficaces différentielles, exprimées danB le système du centre de

masse, sont présentées dans les tableaux 3 à 30 et les figures 7 et 8 ; chaque valeur est

donnée avec son erreur absolue. Sur l e s figures, le tracé continu correspond à une appro

ximation des données par un développement en polynômes de LEGENDRE dont les coefficients

sont calculés par la méthode des moindres carrés. La distribution angulaire est de la forme:

f w <W ] l c M ° \ \ V C 0 8 e C M '

2 L'ordre du développement est déterminé par le minimum du Y réduit, et , s'il y a lieu, le

développement est limité lorsque l'erreur sur le coefficient de plus haut degré dfpasse 100*.

Dans les tableaux 3 S 30 figurent les coefficients Aj et leur déviation standard dont la

méthode de calcul est donnée par M. E. ROSE [28], ainsi que la section efficace intégrée

(o. ° 4 ir Ao) et l'e'.veur absolue Qui lui est associée, Nous reportons aussi la section int efficace totale [11] utilisée dans le calcul des corrections d'échantillon.

Certaines de nos mesures sont comparées, dans les figures 7 et 8, à des don

nées précédemment publiées par PEREY et al. [2] a 8,5 MeV, VELKLEY et aL [3] ft 9,0

MeV, CLARKE et al. [29] et BOUCHEZ et aL [30] ft 14,0 MeV et BOUCHEZ et al. [30] à

14,6 MeV.

2' - Fonctions d'excitation.

Nous présentons dans la figure 9 les fonctions d'ex* itation pour la diffusion par

le niveau fondamental et le premie; niveau excité d;\ carbone, ainsi que les données extraites

des références [2] - [3] - [29] et [30] et les mesures (n,n'7) par le premier niveau du

carbone effectuées dans notre laboratoire entre 5,8 et 8,8 MeV [31] ; ces dernières valeurs

sont rassemblées dans le tableau 31.

Le tracé pointillé représente les sections efficaces évaluées de la bande ENDF/

B. III. N-V.B faisons figurer aussi la section efficace totale mesurée par CIERJACKS et aL

[11] en bon accord avec les données de FOSSAN et aL [32 ] , SCHWARTZ et aL [33] et

FOSTER et aL [34].

La figure 10 représente en fonction de l'énergie la variation des coefficients deB

polynômes de LEGENDRE correspondant aux distributions angulaires élastique et inélastique.

3" - Discussion des résultats. 12

Les différentes voies de sortie possibles pour la réaction n + C, avec des neutrons d'énergie comprise entre fi,0 et 14,5 MeV peuvent être rassemblées en d'ïux caté

gories : l'une qui conduit ft l'état final (n' + 3 a) (Q - - 7,276 MeV-Energie de seuil : E -13 B

7,880 MeV) auquel on accède par un processus séquentiel ou par la cassure de C [35] ,

l'sutre qui conduit ft un état final à deux corps et qui se compose principalement des trois

réactions suivantes :

- 1 2 C (n,n) 1 2 C Q • 0 MeV E B = 0 MeV

- 1 2 C (n,n') 1 2 C Q = - 4,439 MeV E - 4,83 MeV

- 1 2 C (n,a ) 9BeQ = - 5,704 MeV E . = 6,22 M«V ° 9 12 12

l>ans la dernière réaction Be est danB son état fondamental. La réaction C (n,p) B dont

le bilan est Q = - 12,59 MeV (E » 13,68 MeV) est négligée ici, la section efficace de réac

tion étant inférieure ft 1,8 mb entre 13,68 et 14,5 MeV [36],

Si l'on additionne les sections eificaces partielles de ces différentes réactions,

nous devons obtenir, aux incertitudes prés, la section efficace totale. Nous comparons dans

le tableau 32 et la figure 9 la somme des sections efficaces partielles ft la section efficace

totale mesurée par ailleurs [11], Nous avons utilisé les valeurs expérimentales existantes

des sections efficaces de la réaction (n,a ) entre 8,0 et 14,5 MeV [5 ft 9] et de la réaction

(n,n'3) entre 12,0 »t 14,5 MeV [10] .

La réaction (n,n'3a) n'a pas de contribution significative entre 5,5 et 10,0 MeV

(<30mb) : en effet la somme des sections efficaces partielles des réactions (n.r.), 0.,n'), par 12 le premier niveau de C, et (n,o ) est égale ft la section efficace totale aux incertitudes

pris. Cette remarque prolonge Jusqu'à 10,0 MeV les conclusions de VELKLEY et al, [3] ,

10

De 10,5 ft 12,0 MeV nous pouvons e&timer la section efficace de la réaction (n,n'3a) à partir

des mesures de diffusion non élastique de MAu GREGOK et al, [373 ; ces valeurs estimées

sont repérées par un astérisque dans le tableau 32.

Four 13 deB pointi. de mesure il y a une bonne concordance entre îa somme dos

sections efficaces partielles ff_ (som. ) et la section efficace totale o (mes.), l'écart relatif

étant inférieu*- a l'incertitude sur a (som.) ; seule la valeur de a (som.) à 11.0 MeV est T T

inférieure à a (mes, ) de plus d'une déviation standard. T

Sur la figure enfin, le tracé continu est une interpolation des valeurs expéri

mentales existantes entre 5,0 et 14,5 MeV et représente les sections efficaces élastique et 12

inélastique (1er niveau d'excitation) de C. Le forme de ceB tracés est déterminée de façon 12 que la somme des différentes contributions dans la réaction n + C soit aussi voisine que possible de la section efficace totale. Ces courbes ne «ont pas déduites d'un calcul théorique

13 mais elles tiennent compte des résonances dans le noyau crmposé de C. Leur comparaison

avec les courbes évaluées (ENDF/B. III) fait apparaître un désaccord assez important. L'éva

luation ENDF/B.m est basée, dans la gamme d'énergie comprise entre 4,8 et 8,8 MeV, sur

les données de la réaction (n,n*7) rapportées par HALL et BONNER [38]. Or les mesures

correspondantes entreprises dans ce laboratoire et celles effectuées dans la même gamme

d'énergie par d'autres groupes [39, 40] montrent que les données de HALL et BONNER sont

surestimées. Au-delà de 8,8 MeV l'absence de mesures ne permettait pas avsnt cette étude

une décomposition précise de la section efficace totale mesurée suivant les sections efficaces

partielles,

V - CONCLUSION

Nous avons mesuré les sections efficaces différentielles de diffusion élastique et 12 inélastique (1er niveau excité) des neutrons par C, entre 8,0 et 14,5 MeV par pas de 0,5

MeV dans une gamme d'énergie où il existait peu de données expérimentales. Les distribu

tions angulaires ont été établies entre 10° et 160" tous les 10°. A 8,5 - 9,0 - 14,0 et 14,5

MeV l'accord entre nos mesures et des données antérieures est bon dans l'ensemble. Nous

avons vérifié la cohérence de nou valeurs de sections efficaces intégrées ft partir des données

de sections efficaces totaleB et de réaction (n,ao) et (n,n* 3a), Il apparaît que la bande

ENDF/B.III ne reflète pas d'une façon adéquate les fonctions d'excitation, notamment celle de

la diffusion inélastique correspondant au premier niveau excité de C. Cette étude Mend

ainsi la connaissance des sections efficaces de diffusion des neutrons rapides par le carbone.

I l

VI - REFERENCES

[ 1 ] WRENDA 7 3 , World request l i s t for neutron data m e a s u r e m e n t s for nuclear r e a c t o r s

INDC (EEC) 32 "U".

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Mtnutcrft reçu It 21 octobn 1974

13

LEGENDE DES TABLEAUX.

Tableau 1 : Résumé des conditions expérimentales.

Tableau 2 : Sources d'Incertitude dans la mesure des sections efficaces différentielles.

Tableaux 3 à 16 : Valeurs numériques des Bectlona efficaces différentielles de diffusion

élastique des neutrons par le carbone.

Les valeurs rapportées dans ces tableaux sont données ap. correction

d'échantillon.

Tableaux 17 à 30 : Valeurs numériques des sectlonB eiricaces différentielles de diffusion ""~~^~~~—^^^^~ 12

inélastique des neutrons laissant C dans son premier état excité

(Q - - 4,43 MeV).

Les valeurs rapportées dans ces tableaux sont données après correction

d'échantillon.

12 Tableau 31 : Fonction d'excitation du premier niveau (4,439 MeV) de C obtenue par réaction 1 2 C (n,n'7) entre 5,3 et 8,8 MeV [31],

Tableau 32 : Comparaison de la somme des différentes sections efficaces partielles à la 12

section efficace totale pour la réaction n + C entre 8,0 et 14,5 MeV.

14

T A B L E A U 1

RESUME DES CONDITIONS EXPERIMENTALES

Energie des neutrons incidents :

Entre 8,0 et 14,5 MeV tous les 0,5 MeV

Dispersion en énergie :

+ 0,060 MeV de 8,0 à 14,5 MeV.

Source de neutronB :

Réaction D (d,n)3He.

Cible gazeuse :

- Gaz : deuterium.

- Longueur : 3,0 cm. , 2

- Pression : 1,0 kg/cm .

- Fenêtre : Havar 5 u.

Faisceau et pulsation :

- Largeur de la bouffée : 1,0 à 1,5 ns.

- Fréquence de récurrence : 2,5 MHz.

- Courant moyen 4e deutérona : 2,5 uA ft 4,0 uA.

Echantillons :

- Carbone (graphite) cylindre plein 0 = 25 mmt h » 30 mm, m = 23,846 g

pureté > 99 'A,

- Polyethylene (pour mesure d'efficacité des détecteurs) cylindre plein 0= 10 mm,

h = 40 mm.

Conditions expérimentales ;

- Distance centre de la cible - axe du diffuseur : 14,1 cm pour les mesures

entre 20 et 160 degrés, 24,5 cm pour les mesures ft 10 degrés.

- Distance axe du diffuseur - centre du détecteur : 5,00 + 0,05 m pour les me

sures entre 20 et 160 degrés.

7,00 + 0,05 m pour les mesures a 10 degrés.

- Distance centre de la cible - radiateur télescope : 12,4 cm pour les mesures

entre 20 et 160 degrés, 22,2 cm pour les mesures ft 10 degrés.

Détection :

- Nombre de détecteurs : 4.

- Caractéristiques du sciMillateur : NE-213-0 = 12,7 cm, e = 5,0 cm.

- Résolution en temps de chaque chame de détection : s 1,5 ns pour les rayons

7 de 6 0 CO.

- Résolution globale compte-tenu de la pulsation du faisceau et des dimensions

de la cible et de l'échantillon : 2,4 ne pour des neutrons de 10,0 MeV.

Mesure du flux des neutrons :

- Par télescope à protons de recul dont les caractéristiques sont les suivantes :

- Radiateur : polyethylene e = 300 u, 0 = 14 mm.

— Diode ÛE/Ax : épaisseur 300 u, p = 20 mm.

15

— Diode E : épaisseur 1500 u, p • 14 mjn. — Distance radiateur-diode E : 90 mm. — Calcul de l'efficacité par méthode analytique [ 1 8 ] , et comparaison avec l'ex

périence a 14,1 MeV. - La mesure du flux des neutrons est rapportée & l'indication de deux diodes pro

tons placées de part et d'autre de la cible gazeuse h 7,5 cm de celle-ci. Elles comptent les protonB de la réaction D (d,p) T produits dans la cible.

- La mesure du flux de neutrons est aussi rapportée a l'indication d'un détecteur de neutrons placé a 55 degrés par rapport au faisceau Incident à 5 m de la cible. Efficacité des détecteurs :

- La courbe d'efficacité est déterminée expérimentalement : a) par diffusion n-p sur un échantillon de polyethylene.

3 b) a partir de neutrons de la réaction D (d,n) He.

- La courbe d'efficacité est calculée par une méthode de Monte-Carlo [26]. Positions angulaires :

- Les mesures ont été effectuées tous les 10° entre 10 et 160 degrés. La précision sur la position angulaire est de + 0,2 degré. Traitement des données :

- Détermination des sections efficaces pour deux valeurB du seuil en énergie des protons de recul correspondant à 1,5 et 2,5 MeV. Corrections de diffusions multiples et dispersions angulaires :

- Par calcul analytique [27] .

16

T A B L E A U 2

SOURCES D'INCERTITUDE DANS LA MESURE DES SECTIONS EFFICACES DIFFERENTIELLES

erreurs relatives : - Statistique de comptage : 1 à 3 * - Dispersion dans la mesure Indirecte du flux de neutrons : s 1 4 - Efficacité des détecteurs : de 3,5 à 14,5 MeV : 3 *

au-desBouB de 3,5 MeV et jusqu'à 1,5 MeV : variable de 3 a 10 * - Corrections d'échantillon : s ! <

Erreurs systématiques (de normalisation) : - Détermination des positions géométriques t < 0,5 * - Détermination absolue du fluy de neutrons :

- Diffusion (n - p) » 0" : * I * — Dispersion maximum entre la mesure et le calcul de

l'efficacité du télescope : 3 *

17

T A B L E A U 3

DIFFUSION ELASTIQUE DE NEUTRONS PAR !2 C

E - 8,00 + 0,06 MeV n

DBTRD3UTION ANGULAIRE

exprimée dans le système du centre de masse

ANGLE (DECRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (*)

10,8 892,81 8,0 21,6 859,31 7,0 32,4 442,61 7,0 43,1 233,00 7,0 53,7 105,16 8,0 64,1 29,37 8,0 74,5 3,10 15,0 84,7 10,50 10,0 94,8 18,23 8,0

104,7 23,97 9,0 114,5 29,40 8,0 124,1 45,29 8,0 133,7 69,68 7,0 143,1 88,83 8,0 152,4 93,86 7,0 161,6 102,31 7,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 1433,32 mb + 4 ,9 *

SECTION EFFICACE TOTALE : 1930 mb [11]

(utilisée dans le calcul des corrections)

COEFFICIENTS DU DEVELOPPEMENT EN POLYNOMES DE LEGENDRE

L A L (mb/sr) ERREUR (<)

0 114,06 4.9 1 171,06 8,5 2 285,81 6,6 3 188,95 10,3 4 101,57 17,5 S 29,97 39,9 6 - 17,75 56,8

18

T A B L E A U 4

DIFFUSION ELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C

E » 8,50 + 0,06 MeV

DISTRIBUTION ANGULAIRE


ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (*)

10,8 422,75 8 ,0 21,6 333,97 7 , 0 32,4 195,07 7 , 0 43,1 109,53 7,0 83,7 32,37 8 ,0 64,1 8,87 9,0 74,5 3,23 12,0 84,7 21,80 9 ,0 94,8 37,23 8 ,0

104,7 44,26 8,0 114,5 48,20 8 , 0 124,1 36,25 8 ,0 133,7 26,57 9 ,0 143,1 20,58 9 , 0 152,4 16,97 10,0 161,6 13,94 10,0

SECTION EFFICACE! INTEGREE : 723,26 mb + 8,2 *

SECTION EFFICACE TOTALE : 1100. mb [11]

(utilisée- dans le calcul des corrections)

COEFFICIENTS DU DEVELOPPEMENT EN POLYNOMES DE LEGENDRB

L A T (mb/sr) ERREUR (fil

0 • 57,56 8,2 1 79,09 14,9 2 102,99 15,6 3 119,88 13,5 4 54,84 23,5 5 2,42 90,0 6 - 1,06 95,0

19

T A B L E A U S


E - 9,00 + 0.0B MeV n ' - '



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (#)

10,8 364,42 8 ,0 21,6 303,60 7 , 0 32,4 156,67 7 ,0 43,1 96,73 7 , 0 S3 ,7 32,02 8 ,0 64,1 8,92 9 ,0 74,6 4,21 13,0 84,7 15,79 8,0 94,8 36,06 8 ,0

104,7 47,43 8 ,0 114,5 60,35 7,0 124,1 49,97 8 ,0 133,7 39,99 8 ,0 143,1 25,88 9 ,0 152,4 18,18 9 ,0 161,6 9,18 12,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 700,00 mb ± 5,5 *




L A, (mb/sr) ERREUR (<)

0 55,59 5 ,5 1 61,34 12,0 2 87,47 11,3 3 117,02 8 ,9 4 40,66 20,9 5 7,28 97,0 6 7,83 B7,2

20

T A B L E A U 8


E„ " 9 , 8 0 + 0,06 MeV




10,8 402,40 8,0 21,6 293,01 7,0 32,4 192,21 7 ,0 43,1 84,63 8 ,0 53,7 23,58 11,0 64,1 6,46 12,0 74,5 8,88 12,0 84,7 20,54 10,0 94,8 31,80 9 ,0

104,7 35,12 8 , 0 114,5 36,68 8 ,0 124,1 31,19 8,0 133,7 28, B8 9 ,0 143,1 25,11 9,0 152,4 19,32 10,0 161,6 11,92 10,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 657,85 mb + 3,2 *



COEFFICIENTS DE DEVELOPPEMENT EN POLYNOMES DE LEGENDRE

L A. (mb/sr) ERREUR (•*)

0 52,35 3 ,2 1 72,48 6 , 8 2 98,88 5 , 8 3 115,44 5 , 1 4 65,30 7 , 9 5 25,62 13,6 6 3,07 97,0

21

T A B L E A U 7


E • 10,00 •+ 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/nr) ERREUR (*)

10,8 421,91 8,0 21,6 348,79 7,0 32,4 209,90 7,0 43,1 109,39 7,0 53,7 28,46 8,0 64,1 6,11 15,0 74,5 3,85 15,0 84,7 17,33 11.0 94,8 29,65 8,0

104,7 35,07 8,0 114,5 28,88 8,0 124,1 25,47 9,0 133,7 18,30 10,0 143,1 14,21 10,0 152,4 10,10 12,0 161,6 11,13 11,0





L A T (mb/sr) ERREUR (t)

0 53,64 5,9 1 88,78 9,1 2 113,16 9,7 3 124,19 8,9 4 72,05 12,9 5 16,79 46,0 6 3,99 96,0

22

T A B L E A U 8


E 10,50 + 0,06 MeV




10,8 458,60 8 ,0 21,6 332,13 7 ,0 32,4 208,59 7 ,0 43,1 116,28 7,0 53,7 36,94 8 ,0 64,1 14,59 9,0 74,5 3,83 25,0 84,7 7,01 15,0 94,8 22,02 10,0

114,3 37,68 10,0 13S.7 24,91 10,0 là?. ,4 12,12 12,0


SECTION EFFICACE TOTALE : 1240 mb Ci l ]



L A (mb/sr) ERREUR (f.)

0 56,38 6 , 7 1 89,76 10,3 2 120,52 10,2 3 129,60 11,0 4 67,33 20,9 5 24,27 53,3 6 25,31 45,3 7 7,50 93,0

23

T A B L E A U 9


E = H , 0 e + 0,08 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR 0.)

10,8 471,48 8 ,0 21,6 415,40 7 , 0 32,4 279,29 7 ,0 43,1 128,43 8,0 33,7 48,92 9 ,0 64,1 12,11 10,0 74,5 5,34 15,0 84,7 10,17 12,0 94,8 20,05 9,0

104,7 29,35 9 ,0 114,5 29,77 9 ,0 124,1 25,39 9 ,0 133,7 22,48 10,0 143,1 16,84 10,0 152,4 11,44 11,0 161,8 9,21 10,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 775,57 mb + 4,5 #




L A, (mb/sr) ERREUR (4)

0 61,72 4 , 5 1 111,41 6 , 4 2 141,43 6,6 3 139,74 7 , 2 4 73,26 13,5 5 24,75 35,7 6 8,13 92,3 7 0,67 98,5

24

T A B L E A U 10

DIFFUSION ELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C IS = 11,M + 0,06 MeV

11 " * _ *



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (£)

10,8 517,70 8,0 21,6 415,24 7 ,0 32,4 284,23 7 , 0 43,1 135,62 7 ,0 B3,7 45,92 8,0 64,1 14,98 9,0 74,5 7,89 11,0 84,7 11,97 10,0 94,8 27,19 9 , 0

104,7 35,96 9 , 0 114,5 35,07 10,0 124,1 30,47 9 ,0 133,7 24,33 . 10,0 143,1 16,16 10,0 152,4 14,59 11,0 161,6 23,53 9 ,0





L A, (mb/sr) ERREUR (£)

0 66,99 5 ,1 1 112,83 7 , 8 2 148,44 8,0 3 146,70 8 ,9 4 85,46 14,7 5 23,96 47,0 6 19,15 48,4 7 0,29 00,0

F 25

TABLEAU 11


E n = 12,00 + 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/er) ERREUR (*)

10,8 437,12 8 , 0 21,6 402,85 7 , 0 32,4 246,19 7 , 0 43,1 120,01 8 , 0 53,1 46,90 9 , 0 64,1 18,60 9 , 0 74,5 14,28 10,0 84,7 21,05 10,0 94,8 33,93 8 , 0

104,7 40,58 8 , 0 114,5 42,21 7 , 0 124,1 32,23 8 , 0 133,7 30,24 8 , 0 143,1 19,28 9 , 0 152,4 11,87 10,0 161,6 12,80 10,0




COEFFICIENTS DU DEVELOPPEMENT EN POLYNOMES OE LEGENDRE

A (mb/sr) ERREUR (*)

65,32 5 , 3 100,03 8 , 6 121,73 9 , 4 131,73 9 , 4 69,28 17,9 18)41 63,9

8,09 90,0 - 2,86 97,5

L

0 1 2 3 4 5 6 7

I

T A B L E A U 12


E » 12,50 + 0,06 MeV


exprimée dans le système dn centre de masse

ANf.LE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR f*)

10,8 549,13 8 , 0 21,6 384,39 7 ,0 32,4 245,61 7 ,0 43,1 105,24 8 ,0 53,7 34,19 9 ,0 64,1 9,79 10,0 74,5 14,87 10,0 84,7 23,52 9 ,0 94,8 37,97 9 , 0

104,7 40,62 9 ,0 114,5 37,71 9 ,0 124,1 33,18 9 , 0 133,7 27,06 9 , 0 143,1 22,45 9,0 152,4 14,42 10,0 161,6 21,09 10,0





L A (mb/sr) ERREUR (*)

0 65,54 5 ,2 1 11.0,69 8,6 2 132,18 8 ,9 3 146,40 9,0 4 94,43 13,5 5 33,11 34,8 6 13,46 72,0 7 - 4,01 90,5

T A B L E A U 13

DIFFUSION PLASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C

E - 13,00 + 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (<)

10,8 810,09 8 , 0 21,6 472,67 7,0 32,4 271,58 7 , 0 43,1 126,09 7,5 53,7 40,51 12,0 64,1 13,43 10,0 74,5 14,04 10,0 84,7 24,07 12,0 94,8 30,39 8 , 0

104,7 39,22 8 , 0 114,5 35,22 8 , 0 124,1 30,43 9,0 133,7 26,88 8 ,0 143,1 21,64 9 ,0 152,4 16,33 9 , 0 161,6 16,80 10,0





L A, (mb/sr) ERREUR $ )

0 75,35 6 , 2 1 131,40 9,3 2 171,97 9 ,9 3 183,73 10,6 4 123,94 15,3 5 58,95 28,9 6 27,21 51,2 7 5,86 89,0

T A B L E A U 14


E =" 13,50 + 0,06 MeV DISTRIBUTION ANGULAIRE


ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR («)

10,8 597,12 8 ,0 21,6 472,32 9,0 32,4 276,38 7,0 43,1 132,73 8 ,0 53,7 35. ('4 8 , 0 64,1 »l,87 9 , 0 74,5 12,23 12,0 84,7 22,92 9 , 0 94,8 36,71 10,0

104,7 40,18 9 , 0 114,5 39,22 10,0 124,1 25,46 10,0 133,7 19,82 10,0 143,1 15,62 11,0 152,4 16,53 13,0 161,6 21,24 10,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 891,13 mh + 4 , 6 *




L A. (mb/sr) ERREl"2 (*)

0 70,91 4 ,6

i 12 1,95 7,0 2 lf ,61 7,5 3 IE 5,98 7 ,7 4 11, ,83 10,2 5 42,52 24,3 6 21,78 38,9 7 6,71 98,2

29

T A B L E A U 15


E = 14,00 +"0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (<)

10,8 579,56 8 , 0 21,6 410,48 7 , 0 32,4 247,45 8 , 0 43,1 114,97 8 ,0 53,7 33,39 10,0 64,1 14,90 10,0 74,5 11,94 12,0 84,7 19,73 12,0 94,8 29,17 9,0

104,7 32,73 10,0 114,5 27,59 9 ,0 124,1 19,83 12,0 133,7 13,47 13,0 143,1 9,06 15,0 152,4 10,66 15,0 161,6 19,06 13,0

SECTION EFFICACE MTEGREE : 788,77 mb + 4,6 *




L A, (mb/sr) L

ERREUR fit)

0 82,77 4 , 6 1 113,47 6 , 5 2 142,26 7 .1 3 147,51 7,6 4 106,93 9 ,9 5 40,40 24,2 6 24,16 33,9 7 5,41 89,1

T A B L E A U 16


E - 14,50 + 0,06 MeV n - ' DISTRIBUTION ANGULAIRE


ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE ( m b / s r ) ERREUR (5&)

1 0 , 8 5 6 8 , 8 7 8 , 0 2 1 , 6 3 7 9 , 8 1 8 , 0 3 2 , 4 2 0 3 , 8 8 8 ,0 43 1 8 5 , 0 0 8 ,0 5 3 , 7 3 3 , 8 8 8 ,0 8 4 , 1 15 ,86 10 ,0 7 4 , 5 17 ,28 1 0 , 0 8 4 , 7 2 0 , 2 5 10 ,0 9 4 , 8 2 2 , 7 4 10 ,0

1 0 4 , 7 2 3 , 3 8 1 0 , 0 1 1 4 , 5 1 9 , 3 1 1 0 , 0 1 2 4 , 1 14 ,66 1 5 , 0 1 3 3 , 7 1 3 , 6 9 13 ,0 143 ,1 1 5 , 6 0 18 ,0 1 5 2 , 4 17 ,83 1 5 , 0 1 6 1 , 6 .SO, 33 1 5 , 0





L A, (mb/sr) ERREUR (*)

0 56,98 4 , 5 1 100,49 6 , 7 2 133,24 7 , 0 3 126,46 8 , 3 4 105,17 9 , 4 5 49,24 18,8 6 26,34 27,2 7 6,70 92,6

31

T A B L E A U 17

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTHONS PAR 12 C (Q = - 4,43 MeV)

E - 8,00 + 0,06 MeV




11,3 42,84 25,0 22,6 35,80 12,0 33,8 30,41 12,0 44,9 23,36 13,0 55,8 21, 1L 12,0 66,6 17,15 18,0 77,1 16,96 15,0 87,5 21,69 18,0 97,8 25,12 20,0

107,5 32,05 20,0 117,1 34,87 20,0 126,6 38,23 20,0 135,8 43,51 £2,0 144,9 42,37 20,0 153,8 51,73 20,0 162,6 62,92 20,0

SECTION EFFICACE INTEGREE i 378,31 mb + 4,8 *




L A L (mb/sr) ERREUR (*)

0 30,11 4,8 1 - 12,45 21 ,3 2 18,87 17,5 3 5,10 78,1 4 2,93 98,0

32

T A B L E A U 18

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q " - 4,43 MeV)

E_ = 8,50 + 0,06 MeV


exprimée dans le Bystème du centre de masse


.11,3 32,01 18,0 22,S 30,09 8 , 0 33,S 24,18 8 , 0 44,7 24,92 8 ,0 55,6 19,48 9 ,0 66,3 16,12 12,0 76,8 11,97 14,0 87,1 11,39 12,0 97,3 9,42 11,0

107,1 8,50 12,0 116,8 12,30 11,0 126,3 17,67 11,0 135,6 20,18 13,0 144,7 33,58 18,0 153,6 48,05 15,0 162,5 48,98 18,0





L A L (mb/sr) ERREUR {•*)

0 19,33 4,8 1 - 2,84 73,2 2 21,36 12,2 3 - 9,18 29,3 4 4,12 86,3

33

T A B L E A U 19

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q - - 4,43 MeV)

E = 9,00 + 0,06 MeV n -

DISTRIBUTION ANGULAIRE exprimée dans le système'du centre de masse

ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (#)

U , 2 46,91 12,0 22,4 39,75 7 ,0 33,5 31,79 8,0 44,5 25,70 8 ,0 55,4 18,67 9 ,0 66,1 15,14 9,0 76,6 11,16 15,0 86,9 11,72 10,0 97,0 14,68 10,0

106,9 18,00 10,0 116,6 18,46 10,0 126,1 21,88 10,0 135,4 24,97 10,0 144,5 30,89 19,0 153,5 34,15 14,0 162,4 47,34 15,0


SECTION EFFICACE TOTALE : 1170 mb £11]




0 21,80 3,7 1 - 0,59 98,0 2 20,55 10,8 3 3,45 69,5 4 3,59 69,5

34

T A B L E A U 20

DDTFUS'ON INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q = - 4,43 MeV)

E = 9,50 ± 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR ($)

11,2 72,77 11,0 22,3 51,16 7,0 33,4 44,74 8 , 0 44,4 26,72 8 ,0 55,2 24,01 10,0 65,9 16,10 10,0 76,4 13,95 12,0 86,7 11,95 10,0 96,8 11,22 11,0

106,7 11,33 9 ,0 116,4 14,08 10,0 125,9 18,93 9,0 135,2 23,48 12,0 144,4 31,47 10,0 153,4 37,88 11,0 162,3 35,92 9 ,0





L A L (mb/sr) ERREUR (#)

0 22,27 4,9 1 6,24 36,8 2 26,46 10,8 3 3,10 99,2 4 6,09 57,5

35

T A B L E A U 21

DD7FUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q = - 4,43 MeV)

E - 10,00 ± 0,06 MeV


exprimée dans le système du centre de m&Bse

ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (#

11,1 95,41 11,0 22,3 78,12 7 ,0 33,3 60,57 7 , 0 44,3 51,01 8 ,0 55,1 35,56 8 ,0 65,7 33,87 9 ,0 76,2 24,67 9 ,0 86,5 22,39 9,0 96,6 15,83 8 ,0

106,5 13,85 9,0 116,2 11,12 9 ,0 125,7 12,54 10,0 135,1 11,96 12,0 144,3 14,96 15,0 153,3 13,68 12,0 162,3 16,16 13,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 345,01 mb + 4,6 «


(utiliBée dans le calcul deB corrections)


L A. (mb/sr) ERREUR (#) Li

0 27,46 4,6 1 28,79 8,6 2 21,53 14,5 3 6,38 55,4 4 5,12 65,8

38

T A B L E A U 22

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q • - 4,43 MeV)

E - 10,50 + 0,08 MeV




11.1 79,05 11,0 22.2 57,83 7,0 33,2 45,93 8,0 44,2 32,73 3,0 55.0 23,44 8,5 65,6 19,51 9,0 76.1 16,78 8,0 86.4 16,89 9,0 96.5 18,30 9,0

116.1 19,61 10,0 135,0 24,90 11,0 153.2 35,68 10,0





A L (mb/sr)

26 ,36 6 ,98

24 ,95 7 ,37

ERREUR (*) 3 , ,1

24, ,1 9, ,1

34 ,0 27 ,4

37

T A B L E A U 23

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q » - 4,43 MeV)

E = 11,00 + 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION E F F I C A C E (mb/ sr ) ERREUR (<)

1 1 , 1 BB.4B 11 ,0 2 2 , 2 7 0 , 8 0 7 ,0 3 3 , 2 5 8 , 9 0 8 , 0 4 4 , 1 4 2 , 6 4 8 , 0 5 4 , 9 31 ,21 8 , 0 6 5 , 5 2 1 , 2 8 9 ,0 7 6 , 0 15 ,87 9 , 0 8 6 , 3 1 3 , 8 0 9 , 0 9 6 , 4 1 3 , 9 5 8 , 0

1 0 6 , 3 15 ,18 9 ,0 1 1 6 , 0 1 9 , 2 4 9 ,0 1 2 5 , 5 1 8 , 9 9 9 ,0 1 3 4 , 9 2 3 , 3 8 9 ,0 1 4 4 , 1 2 7 , 9 5 9 ,0 1 5 3 , 2 3 0 , 4 9 8 ,0 1 6 2 , 2 34 ,65 9,G





L A L (mb/sr) ERREUR (£)

C 27,24 2,2 1 . 15,63 8,2 2 ' 30,63 5,1 3 10,05 16,7 4 4,95 36,8

38

T A B L E A U 24


E » 11,50 + 0,06 MeV


expvunée danB le système du centre de masse

ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR fii)

11,1 64,89 12,0 22,1 54,89 7,0 33,1 46,01 8 , 0 44,0 36,64 8 ,0 54,8 25,21 9 ,0 65,4 16,42 8 , 0 75,9 11,69 9,0 86,2 9,35 10,0 96,3 9,27 11,0

106,2 9,67 . 11,0 115,9 10,13 11,0 125,4 11,55 11,0 134,8 15,55 12,0 144,0 23,57 10,0 153,1 2S,07 10,0 162,1 C5.88 9 ,0





L A (mb/sr) ERREUR (*)

0 20,68 3,1 1 11,83 11,9 2 27,61 '6,2 3 3,25 S3,6 4 6,69 29,6

39

T A B L E A U 25


E - 12,00 + 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (•*)

11,1 54,90 12,0 22,1 53,02 8 , 0 33,1 48,47 8 , 0 44,0 39,46 8 , 0 54,7 29,13 9 , 0 65,3 20,02 9 , 0 75,8 9,91 11,0 86,1 7,06 12,0 96,2 8,04 10,0

106,1 9,25 10,0 115,8 9,58 10,0 125,3 10,32 10,0 134,7 14,32 10,0 144,0 16,69 10,0 153,1 16,79 10,0 162,1 18,04 10,0





L A (mb/sr) ERREUR (4)

0 18,97 5,6 1 16,62 13,6 2 22,46 11,5 3 6 ,08 4 5 , 8 4 - 0,78 91,0

40

T A B L E A U 26

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q - - 4,43 MeV)

E = 12,50 + 0,06 MeV

DISTRIBUTION ANGULAIHF


ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACY Jmb/sr) ERREUR (*)

11,1 66,76 11,0 22,1 42,79 8 , 0 33,0 38,67 9,0 43,9 28,16 8 ,0 54,7 20,91 9 ,0 65,3 12,94 9 ,0 75,7 10,16 12,0 86,0 8,65 10,0 96,1 6,97 13,0

106,0 6,60 15,0 115,7 9,89 13,0 125,3 12,20 12,0 134,7 16,35 12,0 143,9 21,11 10,0 153,0 23,66 11,0 1P2,1 25,76 9,0



(utiliBêe dans le calcul des corrections)


L A L (mb/ar) ERREUR (*)

0 17,41 4,4 1 9,30 17,7 2 22,76 8,8 3 4,46 52,4 4 3,93 61,8 5 2,54 90,0

T A B L E A U 27

DIFFUSION INELASTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q = - 4,43 MeV)

E - 13,00 + 0,06 MeV n ' - ' DISTRIBUTION ANGULAIRE


ANGLE (DEGRE) SECTION E F F I C A C E (mb/sr ) ERREUR («)

1 1 , 0 6 3 , 2 3 12 ,0 2 2 , 1 4 0 , 0 8 2 0 , 0 3 3 , 0 3 8 , 4 8 1 0 , 0 4 3 , 9 2 4 , 0 1 2 0 , 0 5 4 , G 1 9 , 7 9 1 0 , 0 6 5 , 2 1 3 , 1 0 1 8 , 0 7 5 , 7 6 , 6 9 1 5 , 0 8 5 , 9 5 ,26 3 0 , 0 9 6 , 0 6 ,11 12 ,0

1 0 5 , 9 7 , 5 4 1 5 , 0 1 1 5 , 7 9 , 8 0 1 1 , 0 1 2 5 , 2 1 2 , 8 8 1 2 , 0 134 ,6 1 8 , 6 0 10 ,0 1 4 3 , 9 2 3 , 7 0 1 1 , 0 1 5 3 , 0 2 4 , 9 8 8 ,0 1 6 2 , 1 3 5 , 0 1 1 0 , 0





L A L (mb/sr) ERREUR (<)

0 17,41 5,3 : 7,68 26,9' 2 26,62 9,4 3 5,06 56,5 4 3,88 72,6 5 - 0,56 91,8

42

T 1BLEAU 28


E B - 3,50 + 0,06 MeV



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr) ERREUR (•*)

11,0 38,79 13,0 22,0 43,66 15,0 33,0 47,19 12,0 43,8 27,64 15,0 54,6 17,94 10,0 65,2 11,18 12,0 75,5 7,41 12,0 85,9 6,47 12,0 96,0 7,00 12,0

105,9 9,46 12,0 115,6 10,44 12,0 125,2 13,60 12,0 134,6 14,04 12,0 143,8 18,07 11,0 153,0 27,43 15,0 162,0 29,92 12,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 207,75 mb + 5,'J *

SECTION EFFICP JE TOTALE : 1400 mb [11]



L A L { nb/ar) ERREUR («)

0 1 ,53 5,3 1 ,58 29,4 2 2 ,74 10,7 3 ,45 89,1 4 ,41 93,2 5 - ,19 52,0

43

T A B L E A U 29


E - 14,00 + 0,06 MeV




11,0 32,51 25,0 22,0 27,26 12,0 32,9 27,61 9,0 43,8 25,85 11,0 54,5 19,63 11,0 65,1 16,36 11,0 75,5 11,22 25,0 85,8 7,16 15,0 95,9 5,54 30,0

105,8 9,17 15,0 115,5 10,14 • 15,0 125,1 11,61 13,0 134,5 14,92 13,0 143,8 13,95 13,0 152,9 15,93 12,0 162,0 18,16 11,0

SECTION EFFICACE INTEGREE : 184,63 mb + 4,4 4

SECTION EFFICACE TOTALE : 1310 mb [113

(utilisée danB le calcul des corrections)



0 14,69 4,4 1 6,83 17,7 2 12,34 12,1 3 - 0,35 95,0 4 - 3,95 52,0 5 - 2,02 98,7

44

T A B L E A U 30

DIFFUSION DJEL'VSTIQUE DE NEUTRONS PAR 12 C (Q * - 4,43 MeV) E = 14,50 + 0,06 MeV

n



ANGLE (DEGRE) SECTION EFFICACE (mb/sr)

11,0 35,57 22.0 23,82 32,9 24,02 43,8 23,54 54,5 20,84 65.1 13,46 75,5 6,99 85,8 5,08 95,8 4,93

105,8 3,65 115,5 4,65 125,1 7,23 134,5 8,84 143.8 12,90 152.9 12,89 162,0 17,86





(mb/sr) ERREUR (*)

ERREUR (<)

25,0 9,0 9,0 9,0 9,0 9,0

12,0 15,0 15,0 30,0 20,0 20,0 18,0 18,0 15,0 15,0

L 11,65

7,47 12,64

- 3,43 - 2,37 - 3,46

6,4 20,7 14,6 68,1 95,6 82,9

T A B L E A U 31

E MeV n 5,8+0,2 6,3+0,12 6,8+0,11 7,0+0,1 7,3+0,1 7.8+0,15 8,0+0,1 9,3+0,1 8,8+0,1

tfnt-mb 9,5^10 186+19 133+13 177+18 206+20 302+30 383+38 200+20 309+31

45

T A B L E A U 32

E (MeV) n

B,0

o E L (mb) ' 4 % «-'

a (mb) n,a 0 %'3a « m b> (e)

a _ (som. ) mb (h)

a _ (mes. ) mb E (MeV) n

B,0 1433 t HO 378 * 30 160 î 2 5 ( a ) 1968 t 150 1930

8,5 723 t 50 243 - 18 90 + 15 ( a ) 1063 - 70 1100

9,0 TOO î 50 274 - 20 120 î 15 ( b ) 1095 - 85 1170

9,5 658 - 45 280 - 20 271 î 18 ( C ) 1210 t 75 1250

10,0 874 - 48 345 - 25 188 - 2 0 ( e ) 1208 - 80 1220

10,5 708 * 50 331 t 24 120 - 20*°' 65* 1226 * 90 1240

11,0 776 - 55 342 - 25 83 t 15 ( C ) 100 * 1304 t 100 1460

11,5 842 - 58 260 - 20 80 t 20 W> 190 * 1393 - 100 1410

12,0 820 î 57 238 - 20 108 t 2 0 ( d ) 190 î 50(f> 1356 î 140 1470

12,5 823 î 57 219 - 18 95 +- 2 0 l d ) 190 î 50 , f ) 1327 t 140 1360

13,0 947 - 65 208 - 18 90 t 2 0 ( d ) 190 t 50 ( f ) 1451 î 150 1430

13,5 891 * 63 203 î 15 75 t 15 ( d ) 190 î 50 (" 1360 t 140 1400

14,0 788 - 60 185 - 14 80 t 15(e» 230 t 50 ( f ) 1283 t 140 1310

14,5 716 - 56 146 - 13 90 t 1 5 ( e )

1 230 - 50 < f ) 1184 î 130 1310

B) Réf. [5] d) Réf. [ 8 ] g) a T(Bom. > " " E L + ° ra

+ o n a , b) Réf. [6] e) Réf. r_9] + onn'3a c) Réf. [7] f) Réf. [10] h) Réf. [11]

LeB valeurs indiquées ici sont estimées à partir des mesures de diffusion non élastique [35].

46

L E G E N D E DES FIGURES

Figure 1

Figure 2

Figure 3

Figure 4

Cible gazeuse de deuterium (fig. l a ) et circuit de refroidissement (fig. lb).

Spectre de temps de vol des neutrons produitB dans la cible gazeuse de deuterium

ft E » 11,61 MeV. La base de vol est de 10 m.

L'angle de détection est 6 LAB - Ci-

Schéma de principe du dispositif expérimental.

Schéma du montage électronique servant a la mesure des sections efficaces diffé

rentielles. 12, Figure 5 : Spectre de temps de vol des neutrons diffusés par *"C.

E n • 9,0 MeV . 6 LAB - 100* Base de vol L = 5,0 m. Seuil en énergie : 1,5 MeV. Ce spectre est obtenu après

soustraction du bruit de fond.

Figure 6 : Courbes d'efficacité absolue de la chauie da mesure n al pour les seuils de

1,5 MeV (courbe 1) et 2,5 MeV (courbe 2).

Figure 7 : Distributions angulaires des neutrons diffusés élastiquement par le carbone entre

8,0 et 14,5 MeV. Le tracé continu est une approximation des données par un dé

veloppement en polynômes de LEGENDRE,

Figure 8 : Distributions angulaires deB neutrons diffusés inêlastiquement (Q = - 4,43 MeV)

par le carbone entre 8,0 et 14,5 MeV. Le tracé continu est un ajustement des

données par un développement en polynômes de LEGENDRE.

Figure 9 : Section efficace totale, sections efficaces de diffusion élastique et inélastique

(Q = - 4,43 MeV) entre 5 et 15 MeV.

Figure 10: Variation des coefficients des polynômes de LEGENDRE avec l'énergie, pour la

diffusion élastique et inélastiqte (Q B - 4,43 MeV) par le carbone.

Les conventions adoptées sont les suivantes :

O Ce travail

* PEREY et al. [ 2 ]

P*4 CLARKE et al. [29]

A VELKLEY et aL [ 3]

• BOUCHEZ et aL [30]

• - SrHFMA nFTAII I F CELE DEUTERIUM

£E(£Ifi£ ENTRB SORTIE GAZ

» - SCHEMA DU cfoCUJT DE REFROIDISSEMENT DU GAZ vers cible gcgtuse

CI CJ

- Pig. 1 -

6000 .

a 4000

«

•a 2000

1— -1 I 1 1—

4.0 &0 BO 100 120 M5

" E„(M.V)

i •

• D(d,n)'He .

E„=i4.5McV I

01=0°

L = 10m

-

. D(d,np)D 1 Conlinuum

-

-w * ï

\ 1 i 1 1 _

100 ISO N u m é r o du C a n a l

- F ig . 2 -

C5H PARAFFINE CHASSEE DE BORE ET DE LrTHWM

^ FER OM PLOMB

M POLYFTHYLENE

ECHELLE :

«POSITIF EXFEHMENTAL

Fig. 3 -

1 S.A t'^tCH

P.T.P Frise temps pulsation

D E T Détecteur

A.R Amplificateur rapide

E Embase du détecteur : préamplificateur

: prise temps à fraction constante

D Discriminate» rapide

A Amplificateur linéaire

R Retard variable (ns)

M.R Mélangeur rapide 4 voies

E,n-Y Discriminateur n-Y

C.T.A Convertisseur temps-amplitude

S.R.V Sélecteur monocanal et retard variable

F.4 V Forte logique à 4 voies

A. S Amplificateur sommateur

A.L Aiguilleur logique

M Mélangeur logique 4 voies

A.R.V Amplificateur 3 retard variable

R.V Retard variable ( Vs)

C.A.D. Convertisseur analogique-digital

S.A Système d'acquisition

E C R Echelle de comptage .

- Fig. 4 -

12S0

1 i - i r

1000 E„ = 9.0MeV 6^=100»

L = 5.0 m 750 0=0.0 MeV -

500 •

Q=-4.439MeV;l .. 250

"

0

1 ? : î '. . : -

• i i i

100 ISO Numéro du Canal

Fig. 5 -

4 0 - diffusioo n-p 0(2)

raaciionD(d,nl3Ha;(,2)

3 0 - calcnl Munta-Carlo —

«a >•

« 2 0 -

1 0 -

Fig. 6

1 2 C (n,n ) 1 2 C Q=0 1Q umiriinrTHimipiiiniiniiininu |Q

fto' 101-

1 0 I'"""*»1-- i...». f c..i....«.iil1Q 0 45 90 135 100 0 45 90 135 180

Gdeg G deg

Fig . 7 -

10

s A

1 2 c („.»•> 1 V 10 3

lipiliimi|Minmi|miiMii

.RafX2] 1

.R«f.[3]

xvEn=10.0MeV ]

10*

J A 0 '

tt=-4.43MeV ft3 1 f | 3

lOun'imnawiiwuiiiiiiiiiHUMiiiiiJ"

ioi

10V

1 0 l

io*£

IHM|HIIIIIII||I|IMIII|MI|II1||

T R«fC29]3 + RefC301

3 0 ' E n = 14.5M«V

w - ^ E n = 14'.0MeV>^

NEn = 13 .5M#K

IV, , M

vEn=13.0MeV

10 i \

io2i

\ 7 *o<

fTV.

\ E n = 1 2 . 5 M e V ^

\E n=12.0MeV J ,01 V*

io 1 ioi

' " " ' ' • • • • n n

0 45 90 135 180

E„s11.5MeV 7 >10<

w

"*»•»* l , , in-iir* l ,""iniT ' ' " 0 45 90 135 180

Gdeg 0deg

- Fi^,. 8 -

1<T -i r-

12 C i-n . RU. m ..... R e f i l l ]

o Réf. [ 3 ] . Réf .Dl ] T Réf.[Z9] • cr, (som.) x Réf.[30] -..- ENDF/B3 . Ce travail Ettimatio

. . - . + • •

(T,N(4.43MaV)

- F ig . 9

1 2 C + n

Q = 0.0 MeV Q = - 4 . 4 3 MeV

2 0 -10 -

0 -

50-25-0

-25

75-50-25-

0 :

120

80

4 0 -

200 -

150-

301 :

200 -

1 0 0 -

1 5 0 -100-50 -

100 -75 • 5 0 -

_L I L-I-.JlH

" I l Ï * I I , I ! I I - i * ï

- i - — E 1 i 1 i 1—

n 11'1^

• l l . j l ? 1 ! 1 . ' < 1 •*• * 1 — 1 1 1

hill l l l l M *

I . I I " I I 1 1 ^

- I 1 L-

i i i i i i ' i i 1 1 » /

5

0

.5

10

a

-10

30

20

30

20

10

0

.10

40

30

20

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_ u 1 1 1_ 8 10 12 14

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I I

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E n (MeV)

- Fig . 10

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SECTIONS EFFICACES DIFFERENTIELLES DE DIFFUSION ELASTIQUE ... · tions efficaces différentielles de diffusion inélastique. Ces données prolongent & plus haute énergie des mesures