Doctorant en physique nucléaire, instrumentation et radioprotection (H/F)

Informations générales
Intitulé de l'offre :
Doctorant en physique nucléaire, instrumentation et radioprotection (H/F)

Référence : UMR7178-REGSOM-190

Nombre de Postes : 1

Lieu de travail :
STRASBOURG

Date de publication :
lundi 13 mai 2024

Type de contrat :
CDD Doctorant/Contrat doctoral

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail :
Temps complet

Rémunération :
La rémunération est d'un minimum de 2135,00 € mensuel

Section(s) CN :
Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Description du sujet de thèse

Les neutrons sont parmi les principaux rayonnements secondaires produits auprès des accélérateurs de particules, aussi bien par réactions nucléaires inélastiques (protons, ions) que par réactions photo-nucléaires (γ,n). Les neutrons posent ainsi d'importants problèmes de radioprotection, en particulier auprès des cyclotrons utilisés pour la recherche fondamentale ou les applications médicales (production de radionucléides, hadronthérapie), ainsi qu'auprès des accélérateurs linéaires d'électrons permettant la production de rayons X de haute-énergie pour les applications industrielles (stérilisation, polymérisation) et médicales (radiothérapie). Les principaux risques portent à la fois sur la dose de rayonnement reçue par les personnes exposées aux neutrons et sur l'activation des pièces d'accélérateurs. Quel que soit le domaine d'application (recherche, santé, industrie), la réduction des risques et l'optimisation des processus passent ainsi par une meilleure connaissance des champs neutroniques produits par le fonctionnement des accélérateurs de particules.
La caractérisation spatio-temporelle des neutrons secondaires produits durant les irradiations reste cependant encore aujourd'hui très difficile à mettre en place de manière systématique, tant à cause de la complexité inhérente à la détection des neutrons qu'à cause de l'environnement extrême (champ mixte de particules ionisantes à très hauts flux) dans lequel les systèmes de mesure doivent opérer. Les méthodes de référence actuelles (témoins d'activation, détecteurs solides de traces nucléaires) présentent des coûts économique et humain qui limitent fortement la quantité et la qualité des données disponibles, pourtant indispensables à une meilleure gestion des risques dus aux neutrons.
Dans ce contexte, le sujet de thèse proposé porte sur le développement d'un système autonome de cartographie 4D (3D + temps-réel) des champs neutroniques, dédié à la radioprotection des accélérateurs de particules et aux applications associées. Ce système, basé sur la technologie CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor), a été pensé comme un réseau de capteurs autonomes connectés, stratégiquement positionnés dans la salle d'irradiation pour permettre une mesure en temps-réel des distributions spatiales et énergétiques des flux neutroniques. Le contrôle en ligne de la production de neutrons pendant les irradiations doit permettre, en association avec l'utilisation de codes de modélisation numérique Monte Carlo et de méthodes d'apprentissage automatique, le calcul de grandeurs d'intérêts pour la radioprotection comme la dose d'exposition des patients (hadronthérapie) ou l'activité radioactive produite (radioprotection des installations).
Après une première phase instrumentale portant sur la caractérisation de la réponse du capteur aux différents types de rayonnements, et sur sa modélisation Monte Carlo (Geant4/GATE), le/la doctorant(e) travaillera sur les possibilités d'exploitation du système de cartographie 4D pour :
-le contrôle en ligne des flux neutroniques produits durant le fonctionnement des cyclotrons (recherche-industrie), dans le but de permettre un calcul plus fiable de l'activation neutronique et de l'inventaire radiologiqu