Posters
Abstracts
(oraux) :
Les
outils de l'irradiation à l'IRAMIS – le réseau EMIR
Serge
Bouffard (CIMAP)
Lien vers le réseau
EMIR.
Portail commun aux 5 installations : CIMAP et LSI, DEN/SRMA et SRMP,
CSNSM-Orsay et CEMHTI-Orléans.
Effets
de l'irradiation neutronique sur des aciers Fe-9-14%Cr W
Marie-Hélène
Mathon (LLB
/ GIM)
Les aciers martensitiques et
ferritiques dont la teneur en chrome varie entre 7 et 12% Cr sont de
très bons candidats pour les structures internes des réacteurs
nucléaires de future génération (RNR, fusion,…),
en raison de leur remarquable résistance au gonflement sous irradiation
et de leurs hautes propriétés mécaniques (traction,
résistance au fluage jusqu'à 550°C). En particulier,
des nuances à activation réduite avec une teneur en chrome
limitée à 9% ont été développées
pour simplifier le stockage des déchets des structures. La validation
de ces aciers nécessite une bonne maîtrise de leur comportement
sous irradiation neutronique. En conséquence, beaucoup d'efforts
ont été concentrés sur l’étude de
l’évolution microstructurale sous irradiation neutronique
en corrélation avec les variations de comportement mécanique
(fragilisation et durcissement).
La diffusion
de neutrons aux petits angles est un outil très puissant
pour la mise en évidence des hétérogénéités
nanométriques telle que précipitation de soluté
ou de défauts ponctuels induites par l’irradiation. En
particulier, la précipitation d’une phase riche en chrome
a pu être identifiée et quantifiée dans des matériaux
irradiés et ce en fonction de la dose. Ces travaux sont menés
en collaboration avec le SRMA (DEN/DMN).
Corrosion
sous irradiation des aciers
Catherine
Corbel (LSI)
In the primary circuit of pressurized water reactors (PWR), water radiolysis
occurred at high temperature (HT), 280-320°C, and high pressure
(HP), 15.5MPa. Very few data are available in the literature on the
role of HTHP water radiolysis on the corrosion of metallic reactor components.
The HPHT cell is designed to record the free potential of the irradiated
AISI 316L/PWR solution interface against a non-irradiated pseudo-reference
electrode, i.e. a platinum wire. It is mounted on line either at the
cyclotron delivering the proton beam (CEMHTI, CNRS Orléans, France)
or at the SIRIUS pelletron delivering the electron beam (LSI, École
polytechnique, France).
The talk focuses on the first data obtained at 300°C, 90 bar with
proton beams emerging either at 23 MeV or 6 MeV at the interface. The
proton flux and the cumulated fluence both affect the response of the
free potential to the beam switching on-off. The effect of the hydrogen
initially dissolved in the solution is also presented.
Etude
de cinétiques de transitions de phases induites par excitation
électronique
Clara
Grygiel (CIMAP)
Une forte densité d’excitation électronique
induit dans les matériaux d’importantes modifications structurales.
Bien que les procédés initiaux, transfert d’énergie
et modèle de pointe thermique, soient bien connus, les modifications
induites dépendent de la nature du matériau. Ainsi la
compréhension des mécanismes guidant ces transitions de
phases sous irradiation reste encore une question ouverte. Pour faciliter
l’étude de cinétiques de transitions structurales
en fonction de la fluence, un diffractomètre de rayons X ("ALIX")
a été récemment installé sur la ligne
IRRSUD du GANIL. Ce dispositif a été modifié
et optimisé pour permettre d’irradier simultanément
à l’enregistrement de diffractogrammes. Lors de cette communication,
des résultats d’irradiation-diffraction en mode séquentiel
ou simultané seront présentés pour montrer les
effets de fortes excitations électroniques sur les propriétés
structurales de céramiques. Les cinétiques de transitions
de phases ont ainsi été étudiées pendant
l’irradiation par des ions Xe pour des échantillons polycristallins
de MgO, SrTiO3 et Nd2Zr2O7.
Ces évolutions seront discutées et combinées à
des analyses obtenues par microscopie électronique en transmission.
Apercu
des études d’irradiations au SRMP
Jean-Paul Crocombette
(DEN/SRMP)
Le Service de Recherches de Métallurgie Physique
(SRMP) du Département des Matériaux pour le Nucléaire
(DMN) mène des études fondamentales sur l’effet
des irradiations dans les matériaux. On s’intéresse
aux effets (principalement structuraux) des irradiations en volume.
Le choix des matériaux étudiés découle d'un
compromis entre la volonté de faire des études centrées
sur la compréhension des phénomènes et le souci
de la connexion avec les matériaux réels. Après
une description générale des activités du SRMP
dans le domaine, deux études seront présentée à
titre d’exemple :
- la reproduction par calculs de dynamique moléculaire de
l’amorphisation des oxydes de structure pyrochlores.
- l’étude de l'évolution hors et sous irradiation
des alliages fer-chrome. abordée expérimentalement et
par simulation numérique.
Emission
gazeuse dans les polymères soumis aux rayonnements ionisants :
étude des transferts d'énergie vers les défauts radio-induits
Yvette
Ngono-Ravache (CIMAP)
L'irradiation des polymères peut causer la perte
des propriétés fonctionnelles ou induire des situations
potentiellement dangereuses, notamment dans le cas des colis de déchets
contaminés par des radionucléides. Dans ces derniers,
d’une part les gaz émis présentent des risques d’explosion
(H2), de corrosion (HCl, HF) et de toxicité, et d’autre
part la formation de molécules complexantes pour les radionucléides
pourrait en accélérer la diffusion dans leur environnement
proche. Il est donc nécessaire, de pouvoir prédire la
quantité de gaz émise ou de molécules complexantes
formée. Les modèles de prédiction d’émission
gazeuse actuels utilisent les rendements radiochimiques à dose
nulle G0. Cette méthode est pénalisante dans la mesure
où le rendement radiochimique diminue lorsque la dose augmente
et que les applications nécessitant ces estimations impliquent
de fortes doses. A moins d’irradier tous les polymères
existants, ce qui est contreproductif et irréaliste, la compréhension
des phénomènes impliqués dans la diminution des
rendements radiochimiques avec la dose est l’étape préalable
à toute modélisation.
Fracture
et propriétés mécaniques des verres nucléaires
irradiés
Cindy
Rountree (SPCSI)
France has an active program to reprocess spent fuel
into MOX fuel and subsequently stores the by-products in complex alumino
boro silicate glasses (frequently R7T7). Ensuring the durability of
these glasses over the long-term (up to few hundreds of thousands of
years) still presents a major challenge due to spatial and temporal
length scales. Hence, the reliability of the long term storage can only
be achieved through a deep fundamental comprehensive understanding of
physical and mechanical behavior of irradiated glasses at nanoscale
dimensions, specifically involving deformation and fracture. We are
in the process of understanding how alterations in the structural, mechanical,
failure and stress corrosion cracking properties induced by highly controlled
á and â irradiation of different doses evolve over relevant
length-scales. Herein we will present preliminary results from feasibility
tests conduct on Jannus (α-irradiation) and in Poland (α-irradiation,
Institute of Nuclear Chemistry et Technology; Department of Nuclear
Chemistry et Technology) and subsequently fractured at SPCSI, CEA.
Radiolyse
de l’eau dans des conditions extrêmes de température,
pression et de TEL
Gérard
Baldacchino (SIS2M)
Dans cet exposé
il sera fait état des dernières études effectuées
au LRAD, durant la thèse de Dimitri Saffré. Après
un bref état des lieux du domaine particulier des hautes températures
en radiolyse, nous parlerons du développement d'autoclave destiné
à être soumis à une irradiation d'ions lourds accélérés
à TEL élevé (TEL : Transfert d'Energie /u. Longueur)
et à permettre l'analyse spectroscopique in situ et en temps
réel. Ce nouvel outil s'est aussi avéré être
un outil très adapté pour les mesures de réactions
ultra rapides accélérées par la température,
mesurées avec l'accélérateur ELYSE du LCP/Orsay.
C'est au travers du système chimique de l'acide bromhydrique
que sera évoquée la réactivité du radical
hydroxyle (HO.).
Verre
et irradiation : applications pour l’optique
Nadège
Ollier et Stéphane
Guizard (LSI)
L’irradiation des verres comporte des applications
dans plusieurs domaines comme celui du nucléaire (stockage des
déchets, dosimétrie…) ou bien de l’optique
(réseaux de Bragg, tenue des composants optiques à l’irradiation
etc…).
Dans une première partie, nous nous intéresserons à
des verres d’oxydes dopés Yb (applications laser et amplificateurs)
soumis à des irradiations ionisantes de type électrons
ou gamma. Nous montrerons en particulier le lien étroit qui existe
entre la structure initiale du verre et l’environnement des ions
Yb3+ et son évolution sous irradiation (création
et stabilité de défauts formés, réduction
des ions Yb3+, propriétés de luminescence des
ions Yb3+ ) à travers deux exemples. Le premier concerne
des verres phosphates et aluminosilicates et le deuxième porte
sur des préformes de fibres laser dopées Yb et la question
du photodarkening.
Dans une seconde partie, nous nous intéresserons
à l’interaction laser-solide et plus particulièrement
au verre modèle la silice. Dans les diélectriques, les
lasers femtosecondes, permettent d’induire une forte densité
d’excitation et d’étudier en temps réel, les
différents mécanismes de relaxation, qui vont, suivant
les densités atteintes, de la formation des défauts ponctuels
jusqu’au claquage optique.
Supra-conducteurs
irradiés
Kees
Van der Beek (LSI)
Cette brève contribution soulèvera l'importance de l'outil
''irradiation'' pour la physique de matériaux supraconducteurs,
matériaux qui, on le rappelle, perdent toute résistance
électrique en dessous de leur température critique Tc
L'introduction contrôlée de défauts de type et
de taille connue permet de changer des paramètres cruciaux du
matériau. Notamment, elle permet de changer a la densité
de ''quasi-particules'', ainsi que leur libre parcours moyen. La modification
de ces deux paramètres a un impact important sur des paramètres
mesurables comme la température critique, les champs critiques,
et la profondeur de pénétration du champ électromagnétique.
On note que l'on ne saura changer ces paramètres par d'autres
moyens que l'irradiation (par exemple, par substitution chimique), sans
altérer la nature du matériau.
Si le temps permet, je passerai également quelques minutes sur
l'importance des défauts introduits par irradiation pour l'accrochage
des lignes de flux quantifiés, ou vortex, qui traversent les
supraconducteurs de type II lorsque ceux-ci sont exposés à
un champ magnétique. En effet, c'est le piégeage des vortex
par les défauts qui détermine le courant critique, c'est-à-dire,
le courant maximal que l'on puisse passer par le matériau supraconducteur
sans que celui-ci perde sa propriété de résistance
nulle.
Des
ions lourds et des glaces
Philippe
Boduch (CIMAP)
Des premières expériences
d'irradiation de glaces ternaires (H22-CO-NH3)
par des ions lourds conduites au GANIL par les chercheurs de l'IRAMIS/CIMAP
ont permis de mettre en évidence la formation de molécules
complexes pré-biotiques. Certaines hypothèses sur l'origine
de la vie sur Terre proposent une origine extra-terrestre des briques
élémentaires nécessaires à la vie. Les glaces
cométaires ou entourant les grains de poussières des nuages
denses interstellaires pourraient être ainsi le berceau de la
formation de ces molécules prébiotiques. Le résultat
obtenu montre que l'irradiation constante subie par ces glaces normalement
inertes car très froides, permet la formation de ces molécules
complexes.
Voir le fait marquant IRAMIS : A
la recherche de l'origine de la vie : irradiation de glaces d’intérêt
astrophysique
Spectroscopie de fluorescence femtoseconde pour l’étude
de l'ADN
Thomas Gustavsson
/ Pascale Changenet-Barret
/ Dimitra Markovitsi
(SPAM-LFP)
Depuis une dizaine d’années, nous avons
choisi d’adapter différentes techniques de spectroscopie
de fluorescence résolue en temps, pour l’étude de
la molécule d’ADN en solution, sur un très large
domaine temporel, allant d’une centaine femtosecondes à
une centaine des nanosecondes..
Notre activité principale porte sur l'étude des ’interactions
de la lumière UV avec l'ADN connues pour être néfastes
à notre santé. Notre démarche consiste à
caractériser la structure et la dynamique des états directement
excités par le rayonnement UV, par spectroscopie de fluorescence
résolue en temps, afin de les corréler à leur réactivité.
Nos expériences réalisées ces dernières
années ont permis de montrer que si la durée de vie de
fluorescence des bases monomériques sont extrêmement courtes
(< 1 ps), du fait de processus de conversion interne extrêmement
efficaces dissipant efficacement l’énergie absorbée,
celle des hélices, en revanche, est beaucoup plus longue. Les
études théoriques ont mis en évidence que l’organisation
des bases en double brins induit la formation d’états excités
"délocalisés" conduisant à la formation
d’états à caractère de transfert de charge
non-négligeable de durée de vie très longues qui
pourraient être à l’origine de la formation des photodommages.
Plus récemment, nous avons entrepris l’étude des
interactions de l’ADN avec diverses molécules d’intérêt
pharmaceutique. Certaines d’entre elles ont un effet thérapeutique
avéré, telles que les anthracyclines largement utilisées
dans le traitement des cancers. Or, la nature de leurs interactions
avec l’ADN reste mal connue. Dans ce cas, la spectroscopie de
fluorescence résolue en temps permet de renseigner sur la nature
et la dynamique des interactions, ainsi que leur sélectivité,
des facteurs clefs pour l’amélioration de leurs propriétés
thérapeutiques. Plusieurs études ont déjà
été effectuées dans le cadre du SLIC/LaserLab.
Nous présenterons nos différents projets en cours, notamment
le projet FemtoFlim, qui vise à mettre en œuvre un dispositif
de microscopie de fluorescence femtoseconde, permettant la caractérisation
des durées de vie et la distribution spatiale des médicaments
en milieu hétérogène, voir cellulaire.
Irradiation de biomolécules par des ions de basse énergie
Alain
Mery (CIMAP)
Propriétés plasmoniques des nanostructures métalliques
mises en forme par irradiation ionique (au GANIL)
Giancarlo
Rizza (LSI)
L'exposé sera divisé en trois parties :
- Je décrirai tout d'abord comment utiliser l?irradiation pour
modifier la morphologie des nanostructures métalliques confinées
dans une matrice diélectrique. Les résultats expérimentaux
seront expliqués en ayant recours à un code que nous avons
développé pour la pointe thermique en trois dimensions
et pour un milieu anisotrope et composite.
- Puis je monterai comment le champ proche des nanoantennes fabriquées
par irradiation peut être cartographié en ayant recours
à la technique EELS en mode STEM.
- Enfin, je terminerai mon exposé en introduisant les cristaux
plasmoniques en deux dimensions fabriqués par lithographie électronique
et modifiés par l'irradiation. Je décrirai brièvement
les potentialités de la technique pour contrôler le profil
de la résonance plasmon ainsi que les possibles applications.
Réactivité sous irradiation de surfaces de silices greffées
Sophie
Le Caër (SIS2M)
Sous l'action des rayonnements ionisants
sur la silice, la production de dihydrogène par lyse des groupes
-OH de surface, qu'ils soient chimisorbés ou physisorbés,
est désormais bien connue et comprise.
Nous nous sommes intéressés ici à l'évolution
de la réactivité sous irradiation de surfaces de silice
de 8 nm de taille de pore lorsqu'elles sont greffées avec divers
monochlorodiméthylsilanes. L'utilisation de diverses techniques
(spectroscopiques, par infrarouge et RMN du solide, ainsi que la spectrométrie
de masse pour déterminer les gaz produits sous irradiation) permettent
de mieux comprendre les transferts d'énergie du solide vers sa
surface sous irradiation.
Comment couper et plier le Graphène ?
Henning
Lebius (CIMAP)
Le graphène est un matériau
étudié de façon très approfondie du fait
de ses propriétés exceptionnelles : ses conductances électrique
et thermique sont élevées et sa dureté mécanique
est supérieure à celle des autres matériaux. En
irradiant avec un ion lourd, le graphène est coupé et
plié. Ce type d’irradiation est à notre connaissance
la seule méthode de découpage et pliage du graphène.
Le découpage du graphène semble possible grâce à
deux processus. Tout d’abord, pendant le passage d’ion des
défauts sont créés, ce qui affaiblit le graphène.
Puis, grâce à l’incidence rasante de l’ion
des chaînes (ou chapelet) de bosses sont créées
sur la surface du substrat. Ces chaînes exercent une force qui
finalement coupe le graphène. Alors qu’habituellement l’irradiation
conduit à des défauts ponctuels, sous la forme des traces
latentes ou de structure en surface, le cas de l’endommagement
du graphène est tout à fait atypique.
Irradiations par microsonde nucléaire : quelles perspectives
?
Hicham
Khodja (SIS2M)
Les microsondes nucléaires sont quasi exclusivement
utilisées à des fins d'analyse chimique. Elles sont en
particulier largement utilisées pour explorer le comportement
des éléments légers dans les matériaux.
Après avoir brièvement rappelé les caractéristiques
principales de ces instruments, nous évoquerons l’endommagement
généré par les faisceaux focalisés d’ions
légers, puis nous discuterons de l'extension de leur domaine
d'utilisation à l'irradiation. Nous passerons en revue les applications
actuelles dans ce domaine et proposerons quelques perspectives.
Techniques
d'avenir : Particules accélérées par laser et applications
médicales potentielles
Tiberio
Ceccotti (SPAM)
L’accélération de protons
et d'électrons par laser a été l'un des plus actifs
champs de recherche en physique de l'interaction laser-matière
tout au long des dix dernières années, en raison des différentes
possibilités d’application qu'elle offre. Sous un point
de vue social, la perspective la plus attrayante est de loin la possibilité
d'utiliser de telles particules pour le traitement de certains types
de tumeur maligne. Deux traitements en particulier semblent permettre,
à l'avenir, de remplacer les actuels accélérateurs
classiques avec des sources « laser »: la photothérapie
et la radio thérapie intra-opératoire .
Après une brève rappel des principaux mécanismes
physiques de la génération de particules par laser, cet
exposé examine les caractéristiques principales et le
domaine d'application de chacun de ces deux approches, les avantages
potentiels offerts par les sources laser, les progrès qui restent
à accomplir et les activités de recherche menées
par notre équipe dans ce cadre, sur l’installation UHI100
à Saclay.
Techniques
d'avenir : Imagerie nanométrique ultrarapide
Willem
Boutu (SPAM)
Les techniques d’imagerie
par diffraction cohérente permettent d’atteindre des résolutions
spatiales limitées théoriquement uniquement par la longueur
d’onde utilisée. Au sein du groupe Attophysique du SPAM,
nous avons développé une source de rayonnement X-UV de
laboratoire sur laquelle nous avons pu démontrer des résolutions
spatiales inférieures à 100 nm. Grâce à ses
propriétés uniques, une unique impulsion laser est suffisante
pour acquérir une telle image. Ceci ouvre la voie vers des études
de phénomènes ultrarapides, couplant résolution
spatiale et résolution temporelle femtoseconde.
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