Le CEA/DAM-Île de France développe dans le cadre de ses missions des systèmes de mesure nucléaire embarqués pour identifier et quantifier les radionucléides dans l’environnement. Ces systèmes peuvent être embarqués dans des véhicules ou aéroportés.

Une première thèse, en cours de réalisation, a permis de mettre en place une méthode d’analyse globale de spectres. Cette technique, appelée démélange spectral [1] a permis d’améliorer la détection des radionucléides. Par exemple, pour des radionucléides à émissions multiples (Eu-152, Ba-133…) les taux de vraies détections ont été multipliés par 5 en environnement contrôlé.

Les objectifs de la thèse sont :
- De développer un outil de prise de décision robuste en fonction de l’environnement de mesure. En effet, les algorithmes basés sur une approche globale du spectre nécessitent une connaissance a priori de la sensibilité de détection. Comme l’environnement peut être extrêmement variable (altitude, hygrométrie, pression, type de sol ou revêtement) une prise de décision adaptée est indispensable. Différentes approches seront envisagées, dépendant des scénarios de mesure. Une méthode de détection fondée parcimonie des éléments présents [2] sera testée est comparée à une approche par classification où un apprentissage des seuils de décision sera réalisé.
- De prendre en compte l’information temporelle, pour permettre une analyse plus robuste, en utilisant la régularité en temps du signal d’intérêt.
- De mettre en place un système de calcul des incertitudes de mesure qui prendra en compte l’ensemble des paramètres d’influence. Outre les paramètres habituels d’étalonnage ou de statistique, la contribution de l’algorithme de démélange reste à étudier et calculer.
- Enfin, l’information spatiale de la mesure pourra être considéré dans l’algorithme pour améliorer la sensibilité de la mesure.

L’étudiant devra s’approprier le contexte des mesures et la méthode d’analyse globale. Un état de l’art sera indispensable au début du projet pour identifier l’ensemble des méthodes de prise de décision. A la suite de l’étude bibliographique, un choix devra être fait sur la technique la plus adaptée.

Plus particulièrement, l’étudiant s’intéressera aux spécificités de spectres à traiter et aux résultats fournis par le démélangeur spectral afin de générer une base de donnée d’apprentissage à la fois expérimentale et simulée à l’aide de code de transport de particules (MCNP). Afin de valider la méthode d’estimation des incertitudes, plusieurs campagnes expérimentales seront réalisées.

[1] Algorithm development for low level radioxenon 2D spectra analysis: A first case of study using spectral unmixing for a ß-? detector, Mano & al, 2024
[2] Development of analysis tools for ?-spectrometry, J.Xu, 2020.