Les chambres à fission sont des détecteurs à ionisation utilisés pour détecter les neutrons. Les chambres à fission peuvent être utilisées comme détecteurs à plage intermédiaire pour surveiller le flux de neutrons (puissance du réacteur) au niveau du flux intermédiaire. Ils fournissent également des indications, des alarmes et des signaux de déclenchement du réacteur. La conception de cet instrument est choisie pour assurer un chevauchement entre les canaux de la plage source et la pleine plage des instruments de la plage de puissance.
En général, la chambre d’ionisation , également connue sous le nom de chambre d’ions , est un appareil électrique qui détecte différents types de rayonnements ionisants . La tension du détecteur est ajustée pour que les conditions correspondent à la région d’ionisation . La tension n’est pas suffisamment élevée pour produire une amplification de gaz (ionisation secondaire). Les chambres d’ionisation sont préférées pour les débits de dose de rayonnement élevés car elles n’ont pas de «temps mort», un phénomène qui affecte la précision du tube Geiger-Muellerà des débits de dose élevés. De plus, dans la région d’ionisation, une augmentation de tension n’entraîne pas une augmentation substantielle du nombre de paires d’ions collectées. Le nombre de paires d’ions collectées par les électrodes est égal au nombre de paires d’ions produites par le rayonnement incident, et dépend du type et de l’énergie des particules ou des rayons dans le rayonnement incident.
Dans le cas des chambres à fission , la chambre est recouverte d’une fine couche d’ uranium 235 hautement enrichi pour détecter les neutrons. Les neutrons ne sont pas directement ionisants et ils doivent généralement être convertis en particules chargées avant de pouvoir être détectés. Un neutron thermique provoquera la fission d’ un atome d’uranium 235 , les deux fragments de fission produits ayant une énergie cinétique élevéeet provoquant l’ionisation du gaz argon à l’intérieur du détecteur. Un avantage de l’utilisation d’un revêtement d’uranium 235 plutôt que de bore 10 est que les fragments de fission ont une énergie beaucoup plus élevée que la particule alpha issue d’une réaction au bore. De plus, les fragments de fission résultant de l’interaction des neutrons avec le revêtement provoquent une quantité d’ionisation beaucoup plus importante dans la chambre de fission que le rayonnement gamma incident sur le détecteur. Il en résulte que les impulsions de charge générées par les neutrons sont nettement plus grandes que les impulsions gamma. Des circuits de discrimination de taille d’impulsion peuvent ensuite être utilisés pour bloquer les impulsions gamma indésirables. Par conséquent, les chambres de fission sont très sensibles au flux de neutrons, ce qui permet aux chambres de fission de fonctionner dans des champs gamma supérieurs qu’une chambre à ions non compensée avec revêtement en bore.
Les chambres à fission sont souvent utilisées comme dispositifs indicateurs de courant et dispositifs à impulsions en fonction du niveau de flux neutronique. En mode impulsionnel, les chambres à fission sont particulièrement utiles, en raison de la très grande différence de taille d’impulsion entre les neutrons et les rayons gamma. Lorsque la puissance est élevée dans la plage intermédiaire ou dans la plage de puissance (c’est-à-dire dans un flux gamma et neutronique mixte de haut niveau), les chambres de fission peuvent fonctionner en mode Campbelling (également appelé «mode de fluctuation» ou «mode de tension quadratique moyenne») fournir des mesures fiables et précises liées aux neutrons. La technique Campbelling élimine la contribution gamma. En raison de la double utilisation de la chambre de fission, elle est souvent utilisée dans des canaux «à large spectre» dans les systèmes d’instrumentation nucléaire.
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