Rosatom lance une production intégrale de détecteurs au germanium ultra-pur

Le 9 septembre, Rosatom a annoncé que ses entreprises avaient commencé à produire des détecteurs en germanium ultra-pur et avaient mis en place en Russie une chaîne technologique complète, allant de la purification profonde de la matière première de germanium à la fabrication des détecteurs, jusqu'à l'assemblage de spectromètres et d'instruments de mesure.

La dernière étape de cette chaîne de production est située sur le nouveau site de production de l'usine relevant de la division Systèmes de contrôle automatisé et ingénierie électrique de Rosatom. Pour répondre aux exigences de traitement des matériaux ultra-purs, le site a spécialement construit une salle blanche conforme à la norme ISO 8, afin de réduire la contamination du matériau germanium, d'améliorer la stabilité des produits finis et de prolonger la durée de vie des équipements.

Le détecteur au germanium ultra-pur est un composant clé pour la mesure de précision des rayons gamma, capable d'identifier les radionucléides spécifiques présents dans l'objet examiné tout en détectant les rayonnements. Les équipements associés peuvent être utilisés pour l'identification isotopique, l'analyse par activation spectrale du rayonnement résiduel des échantillons dans les recherches sur l'accélérateur NICA, ainsi que pour des missions scientifiques telles que la détermination de la composition du régolithe lunaire, l'analyse des éléments de terres rares et la détection des réserves de glace dans les cratères polaires lunaires.

Dans cette collaboration industrielle, l'institut Giredmet, relevant du cluster Chimie et Technologies de Rosatom, a développé une technologie expérimentale pour la production de germanium ultra-pur et a conçu et fabriqué des équipements expérimentaux destinés à optimiser le procédé de production de monocristaux de germanium ultra-pur. L'institut a obtenu les premiers échantillons, validant le rôle de la méthode de purification profonde dans l'amélioration de la qualité des détecteurs. Selon les informations fournies, la pureté des monocristaux de germanium ultra-pur concernés atteint au moins le niveau 7N, et la teneur en impuretés influençant les paramètres électrophysiques du cristal ne dépasse pas une partie par billion. En fonctionnement, le cristal doit être refroidi à environ 77 K, soit la température de l'azote liquide à moins 196 °C, afin de réduire l'effet du bruit thermique et de garantir la précision des mesures.

Andreï Boutko, directeur général de la division Systèmes de contrôle automatisé et ingénierie électrique de Rosatom, a déclaré que les détecteurs au germanium ultra-pur constituent l'une des orientations les plus complexes et les plus précises de l'instrumentation nucléaire russe, avec des exigences extrêmement élevées en matière de pureté des matériaux et de contrôle des procédés. Actuellement, le processus allant des matières premières aux instruments finis de haute précision est entièrement réalisé en Russie, ce qui permet de développer plus rapidement des solutions adaptées à des missions spécifiques, ainsi que d'assurer la maintenance et de planifier la production en série. Il a également mentionné que l'équipe concernée avait développé 4 spectromètres et que les produits pilotes étaient en cours de test sur le complexe d'accélérateurs NICA.

Outre les grandes installations scientifiques, ces équipements peuvent également être utilisés pour la surveillance du circuit de caloporteur des centrales nucléaires, le contrôle de l'étanchéité des gaines de combustible, la surveillance des paramètres environnementaux et l'analyse d'échantillons sur site en centrale. Dans les scénarios industriels et de sûreté, les détecteurs au germanium ultra-pur peuvent également fournir un soutien métrologique de haute précision pour l'exploration géologique des mines d'uranium et des métaux de terres rares, le contrôle des matières premières en métallurgie et le dédouanement.