une large étude des produits de réaction de 238 U sur 82 Pb.

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1 Étude des réactions de 238 U induites par 82 Pb et 4 Be en cinématique inverse incidente relativiste S. Czajkowski (CENBG) J. Benlliure, C. Donzaud, F. Ameil, P. Armbruster, H. Geissel, M. Hesse, C. Kozhuharov, K-H. Schmidt, W. Schwab, K. Sümmerer, B. Voss (GSI, Darmstadt, Allemagne) M. Bernas, C. Stéphan, L. Tassan-Got (IPN Orsay, France) C. Böckstiegel, A. Heinz -IfK, Technische Hochschule, Darmstadt, Allemagne) P. Dessagne, C. Miehe (IReS, Strasbourg, France) M. Pfützner (Université de Varsovie, Pologne) Inverse kinematics studies of fission- and nuclear fragmentation reactions of a 238 U primary beam at relativistic energies on Pb and Be targets have been performed at the GSI Fragment Separator (FRS). Fragment isotopic distributions have been measured. A l automne 92 le premier faisceau d uranium a été accéléré à GSI à l aide du synchrotron à ions lourds SIS jusqu à des énergies relativistes (750 MeV/u et 950 MeV/u). Les expériences réalisées à cette occasion auprès du séparateur de fragments FRS se proposaient d étudier les caractéristiques de la fission des noyaux radioactifs lourds produits dans la fragmentation des projectiles 238 U d une part et les possibilités d utiliser la fission en cinématique inverse pour produire des noyaux exotiques riches en neutrons d autre part. Le premier résultat spectaculaire a été la découverte d une cinquantaine de nouveaux isotopes très riches en neutrons, produits dans la fission à basse énergie induite par le champ coulombien des atomes de Pb de la cible [1]. La contribution précédente revient sur l expérience plus récente [2] ayant permis d identifier une nouvelle vague de plus de 50 nouveaux isotopes en utilisant une cible plus légère (Be) et surtout un faisceau plus intense (10 7 pps). Alors que cette dernière expérience était axée sur la mise en évidence de une large étude des produits de réaction de 238 U sur 82 Pb., la première expérience pilote a permis Une partie de ces travaux traite de la fission à basse énergie dans les réactions 238 U sur Pb, caractérisée par une distribution asymétrique des fragments. La combinaison de l acceptance angulaire du FRS et des caractéristiques cinétiques des fragments de fission permet d identifier comme tels ces derniers. Alors que les produits de réactions de fragmentation nucléaire ont une vitesse proche de celle du projectile, les fragments de fissions transmis par le FRS sont soit nettement plus rapides (fragments émis vers l avant dans le repère lié au projectile) soit nettement plus lents (émis vers l arrière). Des mesures similaires effectuées avec une cible de 4 Be permettent de séparer les contributions d origines nucléaire et électromagnétique. A 750 MeV/u, les sections efficaces totales pour la fission à basse énergie représentent 1,9± 0,2 b pour la partie coulombienne et 0,26±0,09 b pour la partie nucléaire [3]. La distribution en charge (Z) des fragments a été également étudiée [4]. La forme asymétrique de la distribution ainsi que l observation d un effet pair-impair sont caractéristique d un processus à basse énergie. Du rapport pic/vallée de 7± 1 et un effet pair-impair de 8,6 % on peut déduire une énergie d excitation d environ 9 MeV qui peut être reliée à l excitation de la GDR. La mesure de cet effet pair-impair dans la vallée de fission suggère plutôt une énergie de l ordre de 19 MeV qui pourrait correspondre à l excitation du mode à deux phonons (double GDR) [5]. On retrouve ces composantes dans les distributions isotopiques des fragments qui ont été déterminées pour les éléments plus légers que 52 Te. Les distributions provenant de la fission à basse énergie ont pu être extraites et interprétées en terme de différents modes de fission (dits Standard I et Standard II) mettant en jeu les couches en neutrons très déformées vers N=88 ou sphériques (N=82) ainsi qu un mode lié à des configurations de scission extrêmement déformées conduisant à une fission symétrique [6]. La fragmentation du projectile a également été étudiée [7]. La figure 1 représente les isotopes transmis par le FRS avec une rigidité magnétique (Br ) inférieure de 10 % à celle du projectile. On y retrouve des fragments de fission émis vers l arrière dans le repère du projectile (plus riches en neutrons) et des produits de collisions nucléaires avec une importante dissipation d énergie, conduisant à des fragments plus déficients en neutrons. Les sections efficaces de production isotopique par fragmentation sont représentées sur la figure 2 où elles sont comparées aux résultats d une simulation effectuée à l aide du code EPAX [8]. Aux résultats mentionnés ci-dessus, il faut ajouter une étude des fragments d uranium proches en charge et en masse du projectile 238 U, en particulier de l influence de la fission dans la désexcitation des fragments primaires [9] et des mesures de sections efficaces de fission dans des cibles secondaires de plusieurs actinides mettant en évidence la transition du mode asymétrique vers la fission symétrique pour N=138 [10].

2 Mais le succès de ces deux expériences a également permis d initier une nouvelle collaboration dans le but d utiliser cette méthode de mesure de sections efficaces pour l étude des réactions induites dans des cibles lourdes par des protons de haute énergie en cinématique inverse [11]. Ces mesures ont un intérêt important pour les actuels développements autour du concept de système hybride associant un accélérateur à un réacteur pour la transmutation des déchets ou la production d électricité [12]. Références [1] M. Bernas et al.: Phys. Lett. B 331, 19 (1994) [2] S. Czajkowski et al.: contribution à ce rapport d activité [3] M. Hesse et al.: Z. Phys. A 355, 69 (1996) C. Donzaud et al.: Int. Meet. on properties of nucl. far off the stability valley, Obninsk (Russie), juin 1997 [4] P. Armbruster et al.: Z. Phys. A 355, 191 (1996) [5] T. Aumann et al.: Z. Phys. A 352, 163 (1995) [6] C. Donzaud et al.: à paraître dans Z. Phys. A [7] J. Benlliure et al.: à paraître [8] K. Sümmerer et al. : Phys. Rev. C 42, 2546 (1990) [9] H-G. Clerc et al.: Nucl. Phys. A 590, 785 (1995) [10] K-H. Schmidt et al.: Phys. Lett. B 325, 313 (1994) et plusieurs publications ultérieures. [11] J-P. Dufour et al. : Inverse kinematics studies for hybrid systems et P. Armbruster et al. : Isotope production in 0.8 A.GeV 238 U and 208 Pb on proton reactions relevant for hybrid reactors systems (propostitions d expériences à GSI, Darmstadt) [12] C. Rubbia et al.: CERN report CERN/AT/94-95 (ET) Production d énergie nucléaire et traitement des déchets, École Joliot-Curie de Physique Nucléaire, Maubuisson, 1996 Voir aussi les contributions de S. Andriamonje et al.(systèmes Hybrides)

3 Figure 1 : noyaux transmis par le FRS avec un Br égal à 90 % de celui du projectile 238 U. On distingue à droite les fragments de fission émis vers l arrière dans le repère du projectile et, à gauche, les fragments produits dans les collision nucléaires avec la cible de plomb, moins riches voire déficients en neutrons.

4 Figure 2 : distribution isotopique des fragments produits dans les collisions nucléaires de 238 U sur 208 Pb à 750 MeV/u. Les sections efficaces mesurées (points) sont comparées aux résultats de la simulation effectuée avec le code EPAX.

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