Perspectives et évolutions
Détection neutronique de matières illicites avec la technique de la particule associée

Les applications de la technique de la particule associée (TPA) étudiées par le CEA et ses partenaires dans le domaine de la sécurité ont démontré que cette méthode d'interrogation neutronique avec des neutrons rapides de 14 MeV peut répondre à des problématiques diverses de caractérisation élémentaire de matériaux avec une capacité de localisation spatiale qui la rend très complémentaire de l'imagerie photonique. Elle apporte notamment une information sur la profondeur des objets interrogés, via la mesure du temps de vol neutronique, qui complète utilement les radiographies obtenues grâce aux scanners à rayons X pour l'inspection des objets de grand volume, comme les conteneurs de transport maritime.

En termes de performances, on retiendra qu'elle permet de caractériser en quelques minutes les proportions relatives des éléments majoritaires de la matière interrogée dans des volumes dont la taille minimale, à proximité de la source de neutrons, est de l'ordre du litre. Ce volume augmente avec la distance en raison de la géométrie conique du faisceau interrogateur et de la diffusion neutronique dans le milieu interrogé. Pour qu'un élément soit détectable, il faut qu'il représente au moins quelques pour-cent de la totalité des éléments en présence, en termes de fraction atomique. Tous les éléments sont a priori mesurables, avec une sensibilité qui dépend des sections efficaces (probabilités) de production de raies gamma caractéristiques, sauf l'hydrogène sur lequel les neutrons rapides n'induisent pas d'émission de rayonnement gamma. Au besoin, d'autres techniques d'activation neutronique, basées sur l'interrogation avec des neutrons thermiques (~ 25 meV), permettent de mesurer cet élément, ainsi que de faibles quantités d'absorbants neutroniques comme le bore, le chlore, le cadmium ou le mercure, mais elles n'offrent, ni la sélectivité spatiale, ni le pouvoir de pénétration de la TPA.

La TPA peut être implémentée de façon plus ou moins compacte selon le concept d'emploi. On peut ainsi réaliser des dispositifs d'intervention portables ou embarqués dans un robot télé-opéré, des systèmes transportables dans un véhicule utilitaire, des portiques d'inspection fixes ou de préférence repositionnables. Pour les systèmes portables et mobiles, la sécurité radiologique peut être assurée par une simple zone d'exclusion de l'ordre d'une vingtaine de mètres autour du générateur...