vendredi 25 juillet 2014

Ma 08/07 : L'instrumentation de l'ILL

Visite du jour : partie sur la gauche des piscines, qui les encercle.

Le mardi, après le cours de l'après-midi (où nous nous étions transformés en de grosses larves ambulantes pour cause de digestion capricieuse), nous avons pu visiter l'instrumentation de l'ILL, à savoir le niveau "inférieur" (le gros rez-de-chaussée quoi) du bâtiment en forme de dôme. A cet étage, on est au même niveau que le réacteur et que les tubes de faisceau qui en sortent pour aller aux différentes expériences. 

A nouveau, pas de photos autorisées, je serai donc contrainte d'illustrer cet article avec des images d'ailleurs. 
La première étape de notre visite consistait, comme la veille, à préparer les badges nous garantissant l'accès à la zone des instruments. Nouvelle procédure obligeant, cette étape a pris au moins 3 mois. Bon, j'exagère évidemment, mais c'était assez long car la secrétaire devait encoder les badges un par un. Nous étions 18. Et nous n'avons même pas eu de jolies combinaisons vertes pour nous distraire, ni de charlottes. 

Une fois que chacun a reçu son badge (et quelques uns des dosimètres, la sécurité, toujours !), nous avons enfin pu entrer dans la zone. A nouveau, il a fallut passer un sas pour la pression. Mais cette fois-ci, nous sommes restés ensemble, et pas en deux groupes. Nous avons donc eu droit à un sas gigantesque, suffisamment grand pour faire entrer un éléphant king size à l'intérieur. C'était encore plus impressionnant.

Et à l'intérieur, ça ressemble à ça (cliquez pour agrandir)
Les guides pour la visite de l'instrumentation à l'ILL étaient le conférencier qui venait de nous donner cours et le responsable de l'organisation de l'école d'été, côté ILL. Même si je n'en ai pas tout retenu et que je ne saurai vous retranscrire que des bribes, cette visite était vraiment très intéressante et fascinante.
Tout d'abord, le fait de se trouver au même niveau que le réacteur est conceptuellement impressionnant. Quand vous vous trouvez dans cette zone, il est difficile d'imaginer que le réacteur se trouve juste derrière cette immense paroi centrale en béton, si si, il est là, juste devant votre nez ! En plus de la proximité du réacteur, un truc qui m'a fascinée est l'infrastructure du bâtiment. Il a des câbles/des passerelles/des conduits d'aération/des grues/des instruments/des échelles partout, dans un fouillis totalement organisé. Je suis bouche bée quand je pense au moment où il a fallut construire le bâtiment et penser à tous ces éléments, tous ces petits détails à prévoir et à introduire dans la structure. C'est un travail de fourmi, un travail de fou !

Et derrière le béton central ... le réacteur !
Au niveau de l'instrumentation au neutron, contrairement à l'instrumentation aux RX, les zones d'analyse où se trouvent les détecteurs ne sont pas complètement cloisonnées. Il s'agit juste de labyrinthes en bétos qui permettent d'accéder aux détecteurs pour la manutention ou le placement de l'échantillon, tout en garantissant que les usagers à l'extérieur des cloisons ne soient pas touchés. Certaines expériences ont directement lieu dans le bâtiment du dôme, pour celles qui nécessitent de mesurer les neutrons directement à la sortie. Ce sont les expériences pour lesquelles on ne peut pas se permettre de transporter les neutrons sur des longues distances. Pour tout le reste, les beamtubes conduisent les faisceaux de neutrons à l'extérieur de ce bâtiment, dans deux bâtiments annexes où se trouvent la plupart des instruments.

Plan des beamtubes autour du coeur du réacteur
Pensant, pendant la visite, aux images que nous avions vues des beamtubes (pointant dans la zone du réacteur mais pas directement vers celui-ci), je me suis alors rappelé une de mes questions, que je me suis empressée de poser à notre guide. Dans cet ensemble de beam tubes, un ne pointe pas du tout vers le détecteur puisqu'il se contente de traverser la zone, fermé (en mauve sur l'image). Ce tube ne collecte pas les neutrons mais des rayons gamma. Les neutrons frappent en effet la paroi du tube (dans un matériau que j'ai oublié) et les atomes qui composent la paroi se relaxent ensuite en émettant des rayons gamma, qui peuvent être utilisés pour une autre catégorie d'analyses.
Autre chose à propos des beamtubes : je me demandais également en quoi étaient faites les ouvertures des tubes (l'endroit où le neutron rentre en bref ... parce qu'il faut quelque chose de transparent au neutron mais assez balèze pour résister aux conditions voisines, selon ce que j'imaginais). Je ne garantis pas la justesse de cette information (ma mémoire me fait défaut), mais il s'agirait de fenêtres en aluminium qu'il faut remplacer "régulièrement" car l'impact constant de neutrons transforme l'aluminium en silicium (ou vice versa, c'est là que la mémoire flanche). Ce n'était pas connu avant de monter le réacteur scientifique, mais ce n'est pas grave car c'est totalement remplaçable. C'est ça qui est bien avec les réacteurs scientifiques : tout est remplaçable, donc la durée de vie de l'installation est théoriquement infinie (mais bon, concrètement, à part les murs, on change tout :P ).

Désintégration du neutron
Puis, en vrac, quelques informations à propos des neutrons : les neutrons libres (c'est-à-dire ceux qui ne sont pas dans le noyau des atomes, qui évoluent librement sans compagnons) n'ont qu'une durée de vie de 15min. La durée de vie des neutrons est mesurée notamment avec les expériences de neutrons ultrafroids dont je vous parlais dans un précédent article. Après ces 15min, ils se dégradent en protons et autres particules élémentaires. Je me demandais également en quoi il était important de se protéger des neutrons. Je me doutais bien, intuitivement, que ça ne devait pas être folichon, tout en étant incapable sur le moment de faire un lien immédiat (contrairement aux RX, par exemple). Et bien, ce n'est pas tellement le neutron en lui-même qui est dangereux, mais les réactions qu'il fait avec les isotopes de notre organisme. Il transforme certains de ces isotopes en éléments instables qui se relaxent en émettant des rayons gammas (et peut-être des particules alpha, ce qui est encore moins joyeux, mais je ne suis pas sûre de celui-là). Ce sont donc les effets "secondaires" du neutron qui sont néfastes.

Retour sur quelques souvenirs de la visite de l'installation. 
Tout d'abord, le réacteur a redémarré après son arrêt prolongé de 11 mois pile pendant qu'on réalisait notre visite. Ce n'était pas très rassurant d'entendre une sirène, suivie du message "Divergence du réacteur, divergence du réacteur" ... Keskispass m'sieur ? Pas de panique, ça veut juste dire qu'il y a une réaction nucléaire en chaine dans le réacteur. Quelques minutes plus tard, une autre sirène nous annonçait que le réacteur avait atteint sa vitesse de croisière. Alors qu'on était à 10m peut-être. Impressionnant.

Le cercle est le dôme où se trouve le réacteur. La plupart des expériences se déroulent dans les bâtiments annexes.
Ensuite, quelques expériences qui sont réalisées là. Nous sommes passés devant un dispositif qui permettait de réaliser des études sur le magnétisme des matériaux (puisque le neutron possède un spin de 1/2, il est un excellent outil pour étudier le magnétisme, surtout lorsque le faisceau de neutrons est polarisé pour posséder une seule valeur de spin, c'est-à-dire +1/2 ou -1/2). Le détecteur est entouré de plexiglas, pour "protéger l'utilisateur des hauts champs magnétiques qui sont présents". Nous avons conclu avec les autres étudiants que la protection était assurée simplement parce que l'utilisateur ne sait pas aller plus près que le plexi. Parce que bon, le plexi pour faire bouclier magnétique, c'est très très moyen. 
Mais je n'ai pas tout bien suivi à cet instrument car nous étions en émoi : un des deux guides venait en effet de nous dire que les expériences sur les neutrons froids avaient permis de mettre en évidence les niveaux quantiques de la gravitation. Pardon ? Pardon ? Niveaux quantiques, d'accord, mais de la GRAVITATION ? Eh oui, apparemment, ça a été publié par l'ILL en 2007, ou dans ces eaux-là. Nous étions très impressionnés et secoués par cette révélation.


Je conclurai cet article en vous disant encore une fois que cette visite était très intéressante. On pouvait vraiment échanger avec les deux guides et surtout avec les étudiants, sur les différents sujets et avec les regards variés de nos formations diverses (physiciens, chimistes, nanosciences, sciences des matériaux, ...). J'en garde un très bon souvenir. :)

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