Capteurs de particules pour le nucléaire civil

Des calculs à la conception de prototype, SiClade Technologies propose son expertise sur la détection de particules radioactives : neutrons rapides ou thermiques, particules bêta, photons gamma ou X …

Nous possédons une expertise dans la conception de capteurs de radiations en SiC, opérationnels dans un environnement hautement radiatif. Depuis 2022, nous menons des recherches sur un nouvel axe majeur : la détection bêtavoltaïque du tritium pour la sûreté nucléaire des nouveaux réacteurs à fusion, ainsi que pour le démantèlement de certains réacteurs à fission tels que les réacteurs CANDU. L’ensemble des capteurs développés par SiClade Technologies pour le domaine nucléaire constitue la gamme KERos.

Détection des neutrons

La détection des neutrons est un élément-clé pour les installations nucléaires. Dans les réacteurs de fission, elle apporte des informations cruciales pour optimiser le rendement neutronique. Dans les réacteurs de fusion, les neutrons produits s’échappent du cœur, et leur dosimétrie externe permet alors de connaître précisément l’état de la réaction de fusion.

Pour quantifier les neutrons émis lors du fonctionnement réacteur, l’une des difficultés majeures est d’employer un matériau détecteur opérationnel, reproductible et durable dans un environnement très chaud et hautement radiatif. A cet escient, nous développons des détecteurs de neutrons rapides en SiC, opérationnels en conditions extrêmes de température et d’irradiation.

Basé sur des travaux antérieurs avec l’IM2NP lors du projet européen I_Smart, SiClade Technologies réalise désormais des capteurs multipixels qui proposent une sélectivité des particules en temps réel dans un environnement sévère.

Cuve d'un réacteur de fission (source : J.-F. Noal, LinkedIn).
Cuve d’un réacteur de fission (source : J.-F. Noal, LinkedIn).
Détecteur KERos_00A devant l’accélérateur linéaire à neutrons 14 MeV

Dosimétrie du tritium

Le tritium, base de fonctionnement d’ITER et rejet secondaire des réacteurs à eau lourde, constitue un enjeu important de sûreté nucléaire, du fait de sa capacité à se substituer au protium dans l’eau et la chaîne biologique. Depuis 2022, notre société développe une méthode rapide, simple et non-destructive de dosimétrie du tritium, avec suivi en temps réel. Elle se base sur la détection des particules bêta émises lors de la désintégration spontanée du tritium, via des diodes en SiC.

Dans un projet universitaire A*MIDEX couplé à un projet de prématuration CNRS, SiClade Technologies développe plusieurs détecteurs. Outre les structures exotiques de ces détecteurs en semiconducteur à grand gap, SiClade Technologies, avec le concours des laboratoires associés, a réalisé une valise nomade KΩSmΩs capable d’effectuer la détection in operando du tritium en garantissant une maîtrise du signal face aux perturbations intempestives extérieures.

=>  Publication associée : https://doi.org/10.1051/epjconf/202328810020

Vue en coupe du tokamak ITER (source : iter.org).
Vue en coupe du tokamak ITER (source : iter.org).
Réacteur CANDU (source : Atomic Energy of Canada).
Valise nomade KΩSmΩs pour la détection des particules bêta de faible énergie.