STEREO Recherche de neutrinos stériles auprès du réacteur de l’ILL 1 Stéréo - Chefs de...

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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


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Le concept STEREO


• 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


• 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


• 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


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


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


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


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


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


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


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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


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€

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