Analyse par faisceau d’ions d’échantillons radioactifs
L'installation CASIMIR (Chambre d'Analyse de Surfaces et d'Interfaces de Matériaux IRradiants), située sur la ligne de faisceau à 45° de la microsonde nucléaire du LEEL, est la seule au monde à permettre d'effectuer l'analyse par faisceau d'ions d'échantillons radioactifs. Elle est située dans la zone contrôlée du laboratoire. Les échantillons sont réceptionnés et traités en cellules blindées à l'aide de télémanipulateurs.
L'installation est dimensionnée pour recevoir des échantillons dont l'activité maximale est équivalente à celle d'environ 0.5 g de combustible, UO2 ou MOX, ayant un taux de combustion correspondant à un combustible en fin de vie dans les Réacteurs à Eau sous Pression du parc Français (respectivement 35 et 45 GWj/t, après un refroidissement de 6 mois).
La chambre d'analyse est équipée de détecteurs de particules chargées, permettant de mettre en œuvre les principales techniques d'analyse par faisceau d'ions (RBS, ERDA, NRA). Un détecteur Si(Li), utilisable pour le PIXE est également disponible pour le cas d'échantillons peu irradiants. La résolution spatiale de ces techniques, liée à la taille du faisceau sur l'échantillon, peut descendre jusqu'à 20*5 µm2 en ERDA et 5*5 µm2 pour les autres techniques d'analyse.
CASIMIR permet d'effectuer des études qualitatives et quantitatives relatives à la microstructure de matériaux utilisés dans l'industrie électronucléaire, notamment le combustible, les matrices de stockage et les matériaux de structures situés dans le cœur (gaines de combustible, grilles) :
• analyse quantitative par réaction nucléaire de la teneur en lithium et bore dans la zircone formée sur la surface de
gaines de combustibles de réacteurs EdF
• analyse par ERDA de l'hydrogène piégé dans les gaines de combustible de réacteurs EdF
• mise en évidence de l'influence de l'auto-endommagement par décroissance alpha du combustible UO2 sur la
mobilité de l'hélium
• mesure de l'influence de l'irradiation alpha sur le profil de distribution de gaz de fission (Nd, Xe)
Contact : Caroline Raepsaet,
DSM/IRAMIS-SIS2M, Laboratoire d'Etude des Eléments Légers.
