Interactions rayonnement-matière
et couplages électromagnétiques

Interactions rayonnement-matière

NUCLETUDES maîtrise la compréhension et la modélisation de l’interaction des photons, neutrons, électrons, ions lourds et protons avec la matière.

Nuclétudes utilise des codes de transport 1D à 3D du commerce, dont certains ont été modifiés par nos soins, pour simuler les interactions entre les particules incidentes et la matière : dépôt d’énergie, transport des particules secondaires, flux résiduel après traversée de la matière.

 

TABLEAU IRM FR
 

Ces outils servent à déterminer :

  • l’énergie déposée dans la matière par le rayonnement incident
  • la nature et l’épaisseur de blindage nécessaire pour limiter le rayonnement transmis
  • les caractéristiques des particules chargées émises par les matériaux soumis aux rayonnements incidents

Dans le cas particulier où les rayonnements sont issus d’une explosion nucléaire, les outils numériques disponibles permettent de simuler le transport des rayonnements X et gamma dans l’atmosphère et de transporter également les électrons résultant de ces interactions photons-matière, en tenant compte de leur interaction avec l’air (électrons secondaires) et de la présence du champ magnétique terrestre.

Couplages électromagnétiques

A partir de l’environnement radiatif précédemment défini, NUCLETUDES a également la capacité de modéliser finement les éventuels couplages électromagnétiques induits sur les systèmes et équipements (boîtiers, câblages, cartes électroniques) après une agression nucléaire, et en particulier les environnements localement induits par :

Une explosion nucléaire Haute Altitude


 

– sur des systèmes situés :
  • au sol ou à basse altitude : Impulsion ElectroMagnétique Haute Altitude ou IEM HA,
  • dans la zone source gamma : environnement Source Region EMP ou SREMP,
  • dans la zone source X ou au-dessus de la zone source : effets SGEMP (System-Generated ElectroMagnetic Pulse) produits par l’impact des photons X sur le système/équipement, l’arrachage des électrons par effet photoélectrique et création de champs EM et courants parasites transitoires très élevés.
SGEMP(2)
 


– des systèmes spatiaux soumis à un effet transhorizon (environnement Dispersed EMP ou DEMP)

DEMP

Une explosion nucléaire Basse Altitude


En parallèle, NUCLETUDES a aussi développé une compétence majeure sur :

  • le durcissement à la foudre des systèmes (injection de courant),
  • les effets des armes nucléaires,
  • la vulnérabilité aux Armes à Energie Dirigée dont les Micro-ondes Forte Puissance (MFP ou High Power Microwave/HPM).

Enfin, le développement des codes de calcul permettant de modéliser ces différentes phénoménologies a conduit NUCLETUDES à investir de manière conséquente dans des méthodes numériques innovantes.

Ces différents codes de calcul ont notamment pu être validés au travers d’expérimentations faisant appel aux moyens d’essais NUCLETUDES et à des moyens extérieurs (notamment du CEA).