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plasma chaud
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Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Excitation Nucléairedans les Plasmas
Gilbert Gosselin, CEA Bruyères-le-Châtel
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Dans un plasma chaud et dense
• Excitation et désexcitation simultanées– Interactions des noyaux avec les particules
présentes dans le plasma• Electrons
• Photons
• Neutrons
• Ions (faible)
Nombreux processus d’excitationModification de la durée de vie des états excités
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Diffusioninélastiqued’électrons
NEEC NEETAbsorptionphotonique
Diffusioninélastiquede neutrons
Comment les états nucléaires sont-ils peuplés dans un plasma ?
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Excitation nucléaire avec les électrons
• Atome dans un plasmaAtome Moyen Relativiste
• Modèle Thomas-Fermi-Dirac– Valeurs moyennes des énergies de liaison et des
nombres d’occupation– Relativiste– Boite sphérique : Densité → Rayon
B. F. Rozsnyai, Phys. Rev. A5 (1972) 1137
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Conversion interne/Capture électronique
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
G. Gosselin, and P. Morel, Phys. Rev. C 70, 064603 (2004).
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
NEET
• Phénomène résonant– Mismatch en énergie : – Règles de sélection quantiques
• Plasma– Variations et T Variations
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
P. Morel et al., Phys. Rev. A60, 063414 (2004)
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Temps de vie dans un plasma• Dans le laboratoire
– Désexcitation seule :
• Dans un plasma (équilibre thermodynamique)– Excitation et désexcitation
– Temps de vie Temps d’approche de l’équilibre
– Temps infini il reste des états excités
d
1
1
e d
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
G. Gosselin et al. Phys. Rev. C76, 044611 (2007)V. Méot et al., Phys. Rev. C 75, 064306 (2007)
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
G. Gosselin et al., Phys. Rev. C70 (2004) 064603
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Conclusions et Perspectives
• Dans un plasma, les noyaux peuvent s’exciter par interaction
avec les particules présentes dans le milieu
– Modification des durées de vie des états excités
– Apparition de processus indirect de transition
• Nombreux processus difficiles à évaluer
– Prise en compte de la diffusion inélastique d’électrons
• Réalisation d’une expérience dans un plasma généré par laser
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Équilibre thermodynamique
• Temps d'approche de l'équilibre (conditions stationnaires)
• Populations à l'équilibre
1
e d
d
e
i
j
N
N
Gilbert GOSSELIN , Nathalie PILLET, Vincent MEOT, Pascal MOREL, CEA Bruyères-le-Châtel
Équilibre thermodynamique
• Populations des noyaux (loi de Boltzmann) dans l’état i d’énergie d’excitation Ei et de spin Ji
n
1j
kT
E
j
kT
E
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e1J2
e1J2N
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Etats nucléaires excités
• Etat nucléaire– Spin/Parité J
– Durée de vie
• Isomère (~2600 connus)– Longue durée de vie
• Energie stockée– Chimique : kJ/g
– Isomère : GJ/g
– Fission nucléaire : 100 GJ/g
Isomère Energie Durée de vie181mTa 6 keV 6 s235mU 76.8 eV 27 min
177mLu 1 MeV 160 j93mMo 2.42 MeV 6 h180mTa 78 keV > 1015 ans99mTc 143 keV 6 h
178m1Hf 1.1 MeV 4 s178m2Hf 2.4 MeV 31 ans242mAm 49 keV 141 ans201mHg 1.565 keV 81 ns
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