The interaction of intense, ultrashort laser pulses with ordered nanostructure arrays offers a path to the efficient creation of ultra-high-energy density (UHED) matter and the generation of high-energy particles with compact lasers. Irradiation of deuterated nanowires arrays results in a near-solid density environment with extremely high temperatures and large electromagnetic fields in which deuterons are accelerated to multi-megaelectronvolt energies, resulting in deuterium–deuterium (D–D) fusion. Here we focus on the method of fabrication and the characteristics of ordered arrays of deuterated polyethylene nanowires. The irradiation of these array targets with femtosecond pulses of relativistic intensity and joule-level energy creates a micro-scale fusion environment that produced $2\times {10}^6$ neutrons per joule, an increase of about 500 times with respect to flat solid CD2 targets irradiated with the same laser pulses. Irradiation with 8 J laser pulses was measured to generate up to 1.2 × 107 D–D fusion neutrons per shot.

Kinetic modeling of laser-ion beam generation from the “break-out afterburner” (BOA) has been modeled for several deuteron-rich solid-density target foils. Modeling the transport of these beams in a beryllium converter shows as much as a fourfold increase in neutron yield over the present state of the art through the use of alternative target materials. Additionally, species-separation dynamics during the BOA can be exploited to control the hardness of the neutron spectra, of interest for, for example, enhancing penetrability in shielded material in active neutron interrogation settings.

The temporal correlation between neutron and hard X-ray (HXR) emissions from a hundred joules plasma focus device (PF-400J) was studied. A method, time history analysis, to estimate the time of origin of neutrons with respect to HXRs is applied. In most of the discharges, it was found that neutrons are originated before HXRs in the axial direction and after HXRs in the radial direction. In some discharges, the time difference between HXRs and neutrons origin was found large enough, so that it can be interpreted that those neutrons would have been originated before the pinch. A qualitative discussion is conjectured to explain the experimental observations.

This paper describes an overview of our recent discovery – clear demonstration that LiF crystals can be efficiently used as a high-performance neutron imaging detector based on optically stimulated luminescence of color centers generated by neutron irradiation. It is shown that the neutron images we have obtained are almost free from granular noise, have a spatial resolution of ${\sim}5.4~{\rm\mu}\text{m}$ and a linear response with a dynamic range of at least $10^{3}$. The high contrast and good sensitivity of LiF crystals allow us to distinguish two holes with less than 2% transmittance difference. We propose to use such detectors in areas where high spatial resolution with high image gradation resolution is needed, including diagnostics of different plasma sources such as laser and z-pinch produced plasmas.

The laser system PALS, as a driver of a broad-beam ion source, delivered deuterons which generated neutrons with energies higher than 14 MeV through the $\def \xmlpi #1{}\def \mathsfbi #1{\boldsymbol {\mathsf {#1}}}\let \le =\leqslant \let \leq =\leqslant \let \ge =\geqslant \let \geq =\geqslant \def \Pr {\mathit {Pr}}\def \Fr {\mathit {Fr}}\def \Rey {\mathit {Re}}{}^{7}\mathrm{Li(d,n)}{}^{8}\mathrm{Be}$ reaction. Deuterons with sub-MeV energy were accelerated from the front surface of a massive $\mathrm{CD}_{2}$ target in the backward direction with respect to the laser beam vector. Simultaneously, neutrons were emitted from the primary $\mathrm{CD}_{2}$ target and a secondary LiF catcher. The total maximum measured neutron yield from ${}^{2}\mathrm{D(d,n)}{}^{3}\mathrm{He}$, ${}^{7}\mathrm{Li(d,n)}{}^{8}\mathrm{Be}$, ${}^{12}\mathrm{C(d,n)}{}^{13}\mathrm{N}$ reactions was ${\sim } 3.5 ({\pm }0.5) \times 10^{8}\ \mathrm{neutrons/shot}$.

The structure of the oxyphosphate Li0.50Ni0.25TiO(PO4) has been determined from conventional X-ray and neutron powder diffraction data. The parameters of the monoclinic cell (space group P21/c, Z=4), obtained from X-ray results, are: a=6.3954(6) Å, b=7.2599(6) Å, c=7.3700(5) Å, and β=90.266(6)°; those resulting from neutron study are: a=6.3906(7) Å, b=7.2568(7) Å, c=7.3673(9) Å, and β=90.234(7)°. Refinement by the Rietveld method using whole profile, leads to satisfactory reliability factors: cRwp=0.128, cRp=0.100, and RB=0.038 for X-ray and cRwp=0.110, cRp=0.120, and RB=0.060 for neutrons. The structure of Li0.50Ni0.25TiO(PO4) can be described as a TiOPO4 framework constituted by chains of tilted corner-sharing TiO6 octahedra running parallel to the c axis and cross linked by phosphate tetrahedra. In this framework, there are octahedral cavities occupied by Li and Ni atoms: Li occupies the totality of the 2a sites and Ni occupies statistically half of the 2b sites. Ti atoms are displaced from the center of octahedra units in alternating long (2.242 Å) and short (1.711 Å) Ti–O bonds along chains.

Des cellules d’un cancer humain (mélanome) particulièrement résistant à des doses classiques de radiothérapie médicale (rayons X de haute énergie) ont été irradiées avec des neutrons de 14 MeV à des doses étagées de 5 centiGrays (cGy) jusqu’à 1,12 Gray (Gy), à deux débits de doses, l’un très faible (0,8 mGy mn-1), l’autre modéré (40 mGy mn-1). L’effet biologique a été étudié par deux techniques : analyse de la survie cellulaire et des anomalies chromosomiques. Un aspect inhabituel de la forme de la courbe de survie a été mis en évidence au très faible débit de dose : mort cellulaire aiguë à 5 cGy suivie d’un plateau de survie de 10 à 32,5 cGy. Le taux d’aberrations chromosomiques induites suit lui-même un plateau au très faible débit de dose, de 10 à 30 cGy. Ces phénomènes disparaissent à plus fort débit de dose, ce qui suggère l’existence d’un seuil de déclenchement de la réparation cellulaire et une saturation vers 35 cGy. Ces résultats ont un intérêt pour la radiobiologie des neutrons et la radioprotection.

Cette contribution décrit les objectifs, méthodes et résultats de plus de vingt années de recherches à l’Université de Limoges sur l’interaction rayonnement-matière. Les aspects fondamentaux et les applications à la détection et la dosimétrie sont abordés. D’autres sujets, tels que la modification des propriétés optiques des matériaux sous irradiation et les applications à l’optique intégrée ne sont que survolés. Sur le sujet de la détection des rayonnements, les auteurs partent de l’utilisation des polymères en tant de détecteurs pour aboutir à l’électronique intégrée. La conception des circuits intégrés silicium dédiés à la détection, la caractérisation et la dosimétrie des neutrons est décrite. On explique également comment la conception et la technologie du circuit intégré (capteur et électronique de traitement du signal) sont fortement dépendantes de l’interaction des neutrons. La nécessité d’associer une spectrométrie à la dosimétrie des neutrons est mise en évidence, et l’étude d’une solution globale basée sur un détecteur sandwich est détaillée car elle n’a jamais été publiée. Finalement, l’implication du laboratoire dans l’étude de la dissémination des radioéléments naturels en environnement liée aux activités passées des mines d’uranium est abordée. Le développement d’activités de mesure et d’expertise de radioactivité et de rayonnements nucléaires dans le cadre de la norme ISO 17025 et sous accréditation COFRAC est enfin décrit.

Les activités de recherche et d’expertise en dosimétrie de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) sont les héritières de celles commencées dans les années soixante au CEA. Les premiers laboratoires créés dans les années soixante étaient destinés à développer les techniques dosimétriques des rayonnements externes pour la protection du personnel. Aujourd’hui, les laboratoires de dosimétrie externe et interne de l’institut couvrent assez largement les différentes problématiques liées à la dosimétrie des rayonnements ionisants, que ce soit pour la mesure et le suivi des doses en situation normale d’exploitation ou pour la reconstitution des doses à la suite d’une situation accidentelle. En 1984, la création des LARD est intervenue sous l’impulsion du chef du service de dosimétrie Portal et de Blanc dans le but de favoriser les contacts entre les divers laboratoires et notamment de les aider à pénétrer les arcanes de la commission européenne pour s’intégrer aux programmes de recherche soutenus par la commission. Après un bref rappel historique, trois des champs d’activité actuellement traités par l’IRSN sont présentés, la reconstitution dosimétrique suite à une irradiation externe accidentelle, la caractérisation dosimétrique et spectrométrique des postes de travail exposés aux neutrons et la recherche pour l’amélioration de la mesure directe en dosimétrie interne.

Hadron therapy uses sub-atomic particles to deliver radiotherapy and has the capability of delivering to an increased depth compared to photons. This offers the potential of conformal therapy without the increased integral dose associated with intensity-modulated radiotherapy (IMRT). In addition, there is the possibility of hadron therapy having increased relative biological effectiveness (RBE) when compared to photons. There is increasing interest in this topic currently with the possibility of a second UK hadron therapy facility being under discussion.

This paper introduces the concept of hadron therapy and presents an evaluation of the potential benefits associated with it. Planning studies and clinical trials are reviewed in order to assess the impact that hadron therapy would have on patient management. Costs and other factors affecting the implementation of a hadron therapy facility are presented.

The proven benefits of hadron therapy are easily demonstrated by the planning studies with increased conformity and reduced integral dose over a range of tumour sites. Simple hadron plans consistently out-perform complicated IMRT plans. The costs associated with hadron facilities are higher than for photons, but they offer simplified planning due to the inherent conformality achievable with simple hadron beams. As costs decrease and technology improves, the benefits of hadron therapy may result in the replacement of the photon for radiotherapy.

Neutrons from collisions of cosmic rays with the nuclei of atoms in the atmosphere are an irremovable external radiation that causes single-event upsets in microelectronic devices. Predicting soft error rates requires knowledge of the flux and energy distribution of the cosmic-ray-induced neutrons. This article reviews cosmic-ray neutrons in the atmosphere and on the ground, the factors that determine their intensity, and recent calculations and state-of-the-art measurements of neutron spectra covering 12 decades of energy, from the thermal energy range up to 10 GeV.

La dosimétrie individuelle des neutrons constitue une des difficultés actuelles de la radioprotection des travailleurs. La dosimétrie dite active (opérationnelle) est réglementaire depuis mars 1999 ; les valeurs des seuils recommandées par la CIPR 60 applicables en mai 2000 rendent nécessaire la mise en place d'une nouvelle génération de dosimètresneutrons. L'Institut de protection et de sûreté nucléaire (IPSN) a mené, au cours de ces dernières années, l'étude d'un dosimètre électronique individuel pour les neutrons satisfaisant aux spécifications d'un cahier des charges défini par le groupe de travail " dosimétrie neutrons " réunissant les principaux acteurs du cycle nucléaire français. Courant1998, l'IPSN a engagé un transfert de technologie vers la société Saphymo ; celle-ci commercialisera fin 2000 le premier dosimètre individuel électronique pour les neutrons, le Saphydose-n, répondant à la norme CEI 1323. Ce dosimètre,d'un encombrement réduit, permettra d'évaluer l'équivalent de dose individuel Hp(10) dans des champs mixtes neutron-gamma. Il pourra être utilisé dans toutes les installations du cycle électronucléaire, sans connaissance préalable de l'énergie moyenne du spectre des neutrons et du rapport neutron-gamma. Le dosimètre Saphydose-n pourra être raccordé aux bornes existantes des dosimètres gamma pour la lecture des informations et pour la charge des accumulateurs.

Les diodes de silicium sont utilisées depuis plusieurs années pour la dosimétrie des neutrons rapides dans le cas d'irradiation à de fortes doses, y compris les irradiations accidentelles. Cet article décrit les résultats des tests effectués sur des diodes d`une nouvelle fabrication dont il présente également une analyse de leurs caractéristiques et des possibilités d'utilisation. Des diodes de deux sensibilités différentes ont été irradiées auprès du réacteur SILENE (IPSN Valduc) ce qui a permis d'étudier : la reproductibilté des lectures ainsi que l'influence de leur répétition, l'homogénéité des lots de diodes étudiées, l'évolution du signalen fonction du temps après l'irradiation, l'influence du traitement thermique après irradiation sur cette évolution, la réponse de deux types de diodes testés aux neutrons du réacteur SILENE dans deux configurations différentes, le seuil de détection exprimé en kerma dû aux neutrons dans le tissu. Les résultats obtenus sont presentés, analysés et discutés. Enfin, les principales connaissances acquises sont résumées dans la conclusion.

L'intérêt d'étudier les effets des rayonnements ionisants sur les structures biologiques relève non seulement de la compréhension fondamentale des mécanismes aboutissant aux dommagesradio-induits mais aussi de problèmes beaucoup plus pragmatiques que sont les irradiations accidentelles ou la radiothérapie. Parmi l'ensemble de ces études autant fondamentales qu'appliquées,les neutrons occupent une place importante, en raison de leur mode particulier d'ionisation indirecte et de leurs applications tant civiles que militaires. Cette revue a pour but de rappeler certainseffets biologiques spécifiques des neutrons et les moyens biologiques de les mesurer. Ces effets sont globalement plus graves que ceux provoqués par les rayonnements de plus faible TEL(rayonnements X et g) pris comme référence, à tous les niveaux de mesure utilisés, que ce soit les aberrations chromosomiques, la survie cellulaire ou la carcinogénèse. Cette différence estvraisemblablement liée à la densité du dépôt d'énergie dans les cibles vitales de la cellule, et à l'absence de variations significatives liées à l'oxygénation, au débit de dose ou au fractionnement.De tels effets délétères à considérer en cas d'accident de criticité peuvent paradoxalement devenir des avantages en cas d'irradiation thérapeutique.