Post on 20-Oct-2020
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PRESENTATION DES UTILITAIRES DE CALCULS DE L’OUVRAGE
« CALCUL DE DOSES GENEREES PAR LES RAYONNEMENTS IONISANTS »
( EDP SCIENCES 2012)
ALAIN VIVIER (INSTN/SACLAY), GERALD LOPEZ (AREVA NC/ LA HAGUE)
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6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
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6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
1. CONCEPT DE DOSE ABSORBEE ET CONSIDERATIONS PHYSIQUES GENERALES
2. INTERACTION PARTICULES CHARGEES-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
3. INTERACTION PHOTONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
4. INTERACTION NEUTRONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
( ) ( )Φ,E=M MD d Φ×
SD Φ
ρ=
en.γD( x ) E ( x )
µ Φρ
≈
trD EΣ Φρ
≈
4
6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
1. CONCEPT DE DOSE ABSORBEE ET CONSIDERATIONS PHYSIQUES GENERALES
2. INTERACTION PARTICULES CHARGEES-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
3. INTERACTION PHOTONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
4. INTERACTION NEUTRONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
5. EFFETS BIOLOGIQUES, GRANDEURS DE PROTECTION ET GRANDEURS OPERATIONNELLES
( ) ( )Φ,E=M MD d Φ×
SD Φ
ρ=
en.γD( x ) E ( x )
µ Φρ
≈
trD EΣ Φρ
≈
,T R T RT R
E w w D =
∑ ∑
5
6 CHAPITRES DANS UNE PROGRESSION PEDAGOGIQUE
1. CONCEPT DE DOSE ABSORBEE ET CONSIDERATIONS PHYSIQUES GENERALES
2. INTERACTION PARTICULES CHARGEES-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
3. INTERACTION PHOTONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
4. INTERACTION NEUTRONS-MATIERE ET DOSE ASSOCIEE
5. EFFETS BIOLOGIQUES, GRANDEURS DE PROTECTION ET GRANDEURS OPERATIONNELLES
6. RELATION DOSE ACTIVITE
( ) ( )Φ,E=M MD d Φ×
SD Φ
ρ=
en.γD( x ) E ( x )
µ Φρ
≈
trD EΣ Φρ
≈
,T R T RT R
E w w D =
∑ ∑
γenair γ 2
air
IµK E
ρ 4π d
=
&A
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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8 UTILITAIRES DE CALCUL ASSOCIES
1. IRM PARTICULES CHARGEES
2. IRM PHOTONS
3. COEFFICIENT FLUENCE –EQUIVALENT DE DOSE CIPR 74
4. SERIOUS GAME 1 D
« PACK DOSIMEX » (RELATION DOSE –ACTIVITE)
5. DOSIMEX-I : CONTAMINATION INTERNE ET TRANSFERT ATMOSPHERIQUE (DETERMINISTE)
6. DOSIMEX –B : DOSE EMETTEURS BETA (MONTE-CARLO)
7. DOSIMEX –N : DOSE NEUTRONS TYPE AM-BE +PROTECTION BIOLOGIQUE (MONTE-CARLO)
8. DOSIMEX –G : DOSE EMETTEURS GAMMA ET GENERATEURS X (DETERMINISTE)
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APPLICATIONS « IRM PARTICULES CHARGEES »
EXEMPLES AVEC PARTICULE ALPHA ET ELECTRON DE 5 MEV + SPECTRE BETA
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PARTICULE αααα
16
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EAU
18
19
20
21
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TISSUS BIO.
23
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25
26
27
ELECTRON
28
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
29
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
EQUIVALENT DE DOSE PLUS FAIBLE
30
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
EQUIVALENT DE DOSE PLUS FAIBLE
POUVOIR D’ARRET CONSTANT SUR LE PARCOURS
31
PARCOURS SIGNIFICATIVEMENT PLUS ELEVEE
EQUIVALENT DE DOSE PLUS FAIBLE
POUVOIR D’ARRET CONSTANT SUR LE PARCOURS
LIE AU CARACTERE ULTRARELATIVISTE DE L’ELECTRON
(>500 KEV)
32
EMETTEUR BETA
33
CARACTERISTIQUE TRANSITION
BETA
34
SPECTRE D’EMISSION
35
SCHEMA D’IRRADIATION
SPECTRE CONDENSE DU CS 137
1GBQ A 30 CM DANS L’AIR
36
37
SPECTRE DEGRADE PAR 30 CM
D’AIR
38
PROFIL DE DOSE DANS 2 MM DE
PEAU
39
VALEUR MOYENNE DE DOSE SUR
2 MM
40
VALEUR SOUS 70 µM DE
COUCHE MORTE (H’(0,07))
41
H’(0,07)=92 mSV.H-1
42
COMPARAISON :
GUIDE PRATIQUE DELACROIX : 100 mSV.H-1
H’(0,07)=92 mSV.H-1
43
COMPARAISON :
GUIDE PRATIQUE DELACROIX : 100 mSV.H-1
DOSIMEX-B : 104 mSV.H-1
H’(0,07)=92 mSV.H-1
44
H’(0,07)≈ 5 HMOY
HMOY=20 mSV.H-1
45
46
47
VISUALISATION TRAJECTOIRE DE PHOTONS DE 2 MEV
DANS L’EAU PUIS DANS LE PLOMB
(EXTRAIT UTILITAIRE « IRM PHOTON »)
48
CAPACITE DE PENETRATION ELEVEE
49
EFFETS DE DIFFUSION
PREDOMINANT
50
EFFETS DE DIFFUSION
PREDOMINANT
51
POSSIBILITE DE RETRODIFFUSION
NON NEGLIGEABLE
52
ABSORPTION TOTALE PEU
PROBABLE
53
PHOTONS DE 2 MEV DANS LE PLOMB
54
CAPACITE DE PENETRATION PEU
ELEVEE
55
DIFFUSION LIMITEE
56
DIFFUSION LIMITEE
57
EXEMPLE DE TRAJECTOIRE
EXCEPTIONNELLEMENT PENETRANTE
58
TRAJECTOIRE PLUS FREQUENTE
59
OU L’ON COMPREND QUE LE PLOMB EST UN BON ECRAN DE
PROTECTION VIS-A-VIS DES PHOTONS
ET PAS L’EAU !
60
TRAJECTOIRES DE NEUTRONS DE 5 MEV EMIS
DU CENTRE D’UNE SPHERE D’EAU DE RAYON 25 CM
(EXTRAIT DE DOSIMEX-N)
61
THERMALISATION ET FUITE
62
THERMALISATION ET CAPTURE
63
THERMALISATION ET CAPTURE
64
THERMALISATION EFFICACE (≈ 16CHOCS) PUIS FUITE OU CAPTURE
TRANSMISSION EN FLUENCE : 19 %
TRANSMISSION EN DOSE : 12 %
Spectre neutrons émergeants
20,1%
5,2%3,3% 2,4% 1,8%
6,0% 6,4%
54,8%
0,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9groupes
SPECTRE DE RALENTISSEMENT
65
TRAJECTOIRES DE NEUTRONS DE 5 MEV EMIS
DU CENTRE D’UNE SPHERE DE PLOMB DE 25 CM DE RAYON
66
FUITE DU NEUTRON
AVEC UNE ENERGIE DE 4,2 MEV
67
FUITE DU NEUTRON
AVEC UNE ENERGIE DE 4,1 MEV
68
FUITE DU NEUTRON
AVEC UNE ENERGIE DE 4,3 MEV
69
ABSENCE DE THERMALISATION ET DE CAPTURE
• TRANSMISSION EN FLUENCE :100 %
• TRANSMISSION EN DOSE : 102 %
OU L’ON COMPREND QUE LE PLOMB EST N’EST PAS UN BON ECRAN DE PROTECTION VIS-A-VIS DES NEUTRONS
CONTRAIREMENT A L’EAU !!
Spectre neutrons émergeants
0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,1% 0,3%
99,6%
0,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9groupes
70
Dose Neutron 5 MeV dans l'eau vs Rayon
1,0E-08
1,0E-07
1,0E-06
1,0E-05
1,0E-04
1,0E-03
1,0E-02
1,0E-01
1,0E+00
1,0E+01
0 c
m
2.5
5 c
m
7.5
10
cm
20
cm
30
cm
40
cm
50
cm
75
cm
10
0 c
m
15
0 c
m
20
0 c
m
MCNP n+g
DOSIMEX n+gamma
DOSIMEX neutron seul
RESULTATS MCNP BY COURTESY OF RODOLPHE ANTONI (CEA/CAD) ET LAURENT BOURGOIS (CEA/DAM DIF)
DOSIMEX-N VS MCNP
A PARTIR DE 75 CM D’EAU, CE SONT LES GAMMA DE
CAPTURE QUI PREDOMINENT
71
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
72
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
MODELISATION SIMPLIFIEE D’UN CONTENEUR DE DECHETS VITRIFIES
73
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
MODELISATION SIMPLIFIEE D’UN CONTENEUR DE DECHETS VITRIFIES
74
EXEMPLE PEDAGOGIQUE AVEC DOSIMEX-G
MODELISATION SIMPLIFIEE D’UN CONTENEUR DE DECHETS VITRIFIES
Si 2,3 g /cm3
Cs 137 :2E16 Bq
Cs 134 :5E15 Bq
Rh 106 :2E15 Bq
Φ= 40cm
H=130cm
Fe 1cm
d=100cm
75
76
77
CHOIX RADIONUCLEIDE
78
2E16 BQ DE CESIUM 137 (6,25 KG)
79
5E15 BQ DE CESIUM 134 (0,10 KG)
80
2E15 BQ DE RHODIUM 106 (16 G)
81
CHOIX MATRICE SOURCE
82
ECRAN FER POUR MODELISER LE
CONTAINER EN ACIER (1 CM)
83
TEMPS D’INTEGRATION : QQS MN
84
85
MERCURAD :
205 Gy/H
MERCURAD :
624 Gy/H
By courtesy of Jean-Lionel TROLET of the Ecole des Applications Militaires de l’Energie Atomique
86
MERCURAD :
205 Gy/H
MERCURAD :
624 Gy/H
By courtesy of Jean-Lionel TROLET of the Ecole des Applications Militaires de l’Energie Atomique
Pour info
Microshield :
454 Gy/H
87
FEUILLE DE SYNTHESE DES RESULTATS
88
MISE EN PLACE D’UN ECRAN DE PROTECTION :
15 CM DE PLOMB
89
90
91
MERCURAD :
853 µGy/H
MERCURAD :
1,05 mGy/H
92
MERCURAD :
853 µGy/H
MERCURAD :
1,05 mGy/H
Pour info
Microshield :
0,63 mGy/H
93
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
94
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
95
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
96
UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
PALSAMBLEU !
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
PALSAMBLEU !
IL CODAIT UN SILO DE 9 M DE HAUT ET DE 4 M DE DIAMETRE !!
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UNE SPECIFICITE DE DOSIMEX –G :
LE MAILLAGE EN PUISSANCE AUTO-ADAPTATIF
A LA SUITE DE LA REMARQUE L’UN DE NOS PREMIERS UTILISATEURS :
« LORSQUE JE CALCULE A DES DISTANCES PLUS FAIBLES, LA DOSE DIMINUE »
PALSAMBLEU !
IL CODAIT UN SILO DE 9 M DE HAUT ET DE 4 M DE DIAMETRE !!
EFFET DE MAILLAGE TROP GROSSIER
100
SOLUTION :
101
SOLUTION :
POUR EVITER D’AUGMENTER LE NOMBRE DE MAILLE (15)
(TEMPS DE CALCULS REDHIBITOIRES)
102
SOLUTION :
POUR EVITER D’AUGMENTER LE NOMBRE DE MAILLE (15)
(TEMPS DE CALCULS REDHIBITOIRES)
MAILLER FIN EN REGARD DU DETECTEUR ET PLUS GROSSIEREMENT
EN PROFONDEUR (MAILLAGE EN PUISSANCE)
103
SOLUTION :
POUR EVITER D’AUGMENTER LE NOMBRE DE MAILLE (15)
(TEMPS DE CALCULS REDHIBITOIRES)
MAILLER FIN EN REGARD DU DETECTEUR ET PLUS GROSSIEREMENT
EN PROFONDEUR (MAILLAGE EN PUISSANCE)
+
2) DIMENSIONNER LA PREMIERE MAILLE EN FONCTIONS DES LIBRES PARCOURS
MOYENS DES PHOTONS
104
105
106
EXEMPLE DE MAILLAGE ADAPTE POUR UNE EPAISSEUR DE 100 CM DE PLOMB
59 KEV : PREMIERE MAILLE : 70 µM
59 KEV : DERNIERE MAILLE : 46 CM
107
EXEMPLE DE MAILLAGE ADAPTE POUR UNE EPAISSEUR DE 100 CM DE PLOMB
1250 KEV : PREMIERE MAILLE : 6 MM
1250 KEV : DERNIERE MAILLE : 23
CM
108
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
109
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
110
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
LE DEBIT DE DOSE NE PEUT QU’AUGMENTER LORSQUE LA HAUTEUR D U CYLINDRE AUGMENTE
111
VOLUME SOURCE PB CONTAMINE DE FAÇON HOMOGENE EN AM 241
LE DEBIT DE DOSE NE PEUT QU’AUGMENTER LORSQUE LA HAUTEUR D U CYLINDRE AUGMENTE
112
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)
113
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)
DOSIMEX-G
114
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)
DOSIMEX-G
MICROSHIELD
115
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)DOSIMEX-G
MICROSHIELD
MERCURAD uniforme
116
Variation dose vs hauteur du cylindre
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0,01 0,1 1 10 100H (cm)
DE
D (
nS
v/h
)DOSIMEX-GMICROSHIELDMERCURAD puissanceMERCURAD uniforme
117
RAYON : 1000 KM !
118
119
120
CHOIX SOURCE « GENERATEUR X »
121
2 OPTIONS DISPONIBLES
122
OPTION CALCUL DEBIT DE DOSE DANS LE
FAISCEAU PRIMAIRE
123
124
125
126
127
CALCUL EN L’ABSENCE DE FILTRATION
128
DEBIT DE KERMA AIR ELEVE
129
KERMA GENERE ESSENTIELLEMENT
PAR LES FAIBLES ENERGIES
130
MISE EN PLACE D’UNE FILTRATION
(2 MM D’AL)
131
132
LE KERMA AIR CHUTE DE 209 mGY/MIN
A 14 mGY/MIN
133
SPECTRE SANS FILTRATION
134
SPECTRE AVEC FILTRATION
TRES EFFICACE SUR LES FAIBLES ENERGIES
135
136
137
138
OPTION APPLICATION NORME NF C15-160
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
RESULTATS STRICTEMENT CONFORME AUX RESULTATS DE LA
NORME
152
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
153
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
• SOURCE GAMMA : CALCUL DANS UN VOLUME AVEC DES SURFACES CONTAMINEES
154
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
• SOURCE GAMMA : CALCUL DANS UN VOLUME AVEC DES SURFACES CONTAMINEES
• CALCUL ACTIVITE VS DOSE
155
LES PROCHAINES EVOLUTIONS DE DOSIMEX –G, TOUJOURS EN FONCTION DES DEMANDES UTILISATEURS :
• SOURCE GAMMA : CALCUL DANS UN VOLUME AVEC DES SURFACES CONTAMINEES
• CALCUL ACTIVITE VS DOSE
• GENERATEUR X :CHOIX ANODE + REGLAGE ANGLE
156
ET DEJA DISPONIBLE EN VERSION D’ESSAI : LE CODE TAGE (TOTAL ABSORPTION GAMMA EFFICIENCY)
Rendements d'absorption totale vs énergie photon
0,00E+00
1,00E-03
2,00E-03
3,00E-03
4,00E-03
5,00E-03
6,00E-03
0 keV 200 keV 400 keV 600 keV 800 keV 1000 keV 1200 keV 1400 keV 1600 keV 1800 keV 2000 keV
Rendement d'absortion totale calculé
Valeurs expérimentales
157
MERCI DE VOTRE ATTENTION