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STEREO
Recherche de neutrinos stériles
auprès du réacteur de l’ILL
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
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Anomalie des neutrinos de réacteur
Emis par désintégration β- des produits de fission.
Détectés par leur réaction de désintégration β inverse
Flux neutrinos mesuré auprès des réacteurs à courtes distances (<100m) systématiquement inférieur au flux attendu.
Hypothèse: neutrino stérile
Etude de l’oscillation à très courte distance auprès des réacteurs
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
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Le concept STEREO
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
• Nouvelle expérience réacteur à courte distance
→ L = 10m
• Réacteur compact pour ne pas atténuer les oscillations dans la source
→ ILL cœur (~40 cm)
• Détecteur permettant de voir les oscillations en distance et en énergie
→ Détecteur segmenté
• Technologie éprouvée pour un début de prise de données en 2015
→ Scintillateur dopé au Gd
Véto muons
BlindagePolyéthylène
Blindage Plomb
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Le détecteur STEREO
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
• Cible et détection : • Scintillateur liquide dopé Gd (1x1x2 m3)• Cloisonnement optique : 6 cellules
• Cible entourée d’un scintillateur non dopé → capture γ/meilleure efficacité neutron
• Lumière vue par PMTs 8″ au dessus
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Les blindages
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
• Blindage passifo Pb: 10cm, 20cm bas, 15cm hauto Polyéthylène boré: 15cm faces
latérales, 20cm bas, 30 cm haut
• Blindage actifo Véto muon : Cherenkov à eau 20 cmo Couronne externe 30cm
• Aménagement de la casemate
Veto µ
PEHD Pb
μ μ
nth
nf
PEHD
Veto μ
PSD
γ
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Collaboration STEREO
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
Coordination projetDétecteur interneEtude sécurité
Véto µElectronique, Acquisition de donnéesContrôle lentInjection lumière
Scintillateur liquidePMTs
Coordination ILLEtude sécuritéAménagement casemate
Murs latéraux et frontaux
Blindage détecteurSystème calibration avec sources
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STEREO au LPSC
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Contributions techniques• Véto muons
SDI : C.BERNARD, M. CHALA, M. HEUSCH
• Electronique et Acquisition de données
Service Electronique : G.BOSSON, JL.BOULY, O.BOURRION, J.BOUVIER, C.LI, N.PONCHANT, D.TOURRES
• Système d’injection de lumièreG.BOSSON, C.LI, M.HEUSCH
Physiciens F.MONTANET, J.LAMBLIN, JS.REAL, A.STUTZ S.SZLOSDOS, T.SALAGNAC, V. HELAINE
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STEREO au LPSC
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
Véto muon
• Efficacité de détection des muons > 95 %
• Faible sensibilité aux neutrons et aux gammas
• Faible capacité calorifique
Détecteur Cherenkov à eau • Elément de protection incendie → Résistance sismique de la cuve
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STEREO au LPSCVéto muon
Conception, construction et test d’un prototype de véto muon
• Cuve en PMMA(3m*2m*25cm) remplie d’eau déminéralisée dopée avec 4-MU (shifter de longueur d’onde + de lumière)habillée de Tyvek (réflexion/diffusion)équipée de 20 PMTS sur le dessus
• Placée dans une chambre noire :5 m x 6 m à ossature boisinstallée dans le hall Ariane
• Télescope muon: 2 X 8 scintillateurs plastique vus par 2 PMTsCaractérisation de l’efficacité du véto muon
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
10Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
Boite noire
Cuve PMTs sur les faces Cuve PMTs dessus
Télescope muon
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STEREO au LPSC
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Electronique et acquisition de données
Conception, test, production et installation de l’électronique, des triggers et de l’acquisition de données du détecteur.
• Design des bases des PMTs (dynamique1-1000 pe/PMT)
• Carte Front-End 8 voies (FADC 250 MHZ + FPGA)• Carte trigger/centralisation
• Système HV (CAEN) ~ 75 voies +1,5kV 1mA/PMT
• Gestion du slow control : sondes de température, pression, niveau, HT PMTs
• Acquisition de données
au format µTCA
Carte FECarte trigger
µTCA
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STEREO au LPSC
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
Système d’injection de lumière à base de LED
Pour chaque volume optique (6 cel. cible + 4 cel. GC + veto)
• Calibrer le gain (PMTs + électronique)• Mesure r la linéarité (électronique et PMTs)• Contrôler la transmission du scintillateur
• Signal lumineux: LED (450 et 390 nm)• Fibres + diffuseurs dans le détecteur
3 fibres /cellule (#3 hauteurs)• Boitiers de distribution : lumière sur fibres 1 boite par hauteur / 16 fibres par boite 1 déclenchement par boite
• Carte commande LED (format µTCA)
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Avancement technique• Véto:
o Deux configurations testées (PMTS sur les faces latérales et sur le dessus)o Principe eau+ tyvek+4Mu validéo PMTs et bases(service électronique) testés dans la configuration finale vétoo Attente de validation du design de la cuve véto pour tenue au séisme et protection incendieo Installation prévue à l’ILL: printemps 2015
• Electronique:o Bases des PMTs détecteur définies. Fabrication: décembre 2014
o 2 cartes FE prototype 4 voies :• Validation du FPGA + FADC 250MHz• 1 carte envoyée à Saclay pour tests proto détecteur• 1 carte au LPSC, utilisée pour des mesures de physique
o Carte FE prototype 2 voies :• Validation du standard µTCA
o Carte FE proto 8 voies en cours de test (physiciens)
o Carte trigger réalisée en cours de testo Carte commande LED en cours de définition
• Injection de lumièreo Prototype distribution lumière par faisceau de fibres en cours de tests
• Contribution aménagement casemate ILL:o Un mur déjà monté
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
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Bilan financier - Planning
Planning
Contraintes de sécurité ASN• Redéfinition intérieur cuve détecteur en
attente validation par NECS pour risque sismique
→ retard dépôt du dossier ASN • Difficultés(€)définition protection feu
Décalage du planning• Dépôt dossier ASN + appels d’offre :
Fin 2014• Installation du blindage à l’ILL :
Printemps 2015• Intégration/montage du détecteur au LPSC
(Hall Ariane) : Eté 2015
• Installation détecteur à ILL : Automne 2015
• Prise de données : 2016 - 2017
Stéréo - Chefs de service - novembre 2014
Bilan financierBilan global:• Total ANR + Instituts = 1 217 K€• Déficit : 370K€
Surcoût sécurité : protection feu, cuve du détecteur, aménagement casemate ILL
Bilan LPSC:
Véto
Elect
roniq
ue
Inje
ctio
n IL
LTot
al0
50
100
150
200
250
ANR (K€)
Dépenses (K€)
+ 32K€