PUMA LUCINEU francais technique

Demande de réalisation de 16 monocristaux cylindriques de haute qualité en Li2MoO4 d’un diamètre de 43.8± 0.2 mm et d’une hauteur comprise entre 45 et 60 mm. Spécifications requises concernant le produit final et la procédure de fabrication Introduction L’expérience LUCINEU est basée sur l’utilisation de monocristaux de Li2MoO4 fonctionnant à la fois comme bolomètres (des calorimètres parfaits refroidis jusqu’à environ 20mK) et comme scintillateurs. L’objectif poursuivi par ces détecteurs est la recherche de très rares événements nucléaires. Les trois propriétés suivantes sont essentielles pour pouvoir utiliser des cristaux de Li2MoO4 à ces fins : 1.
une très grande qualité cristalline, toute imperfection cristalline pouvant augmenter la chaleur spécifique des cristaux et compromettre les performances thermiques espérées 2.
une transparence élevée, une absorption interne de la lumière peut dégrader les performances de scintillation 3.
une grande pureté radioactive, la présence d’impuretés radioactives au‐delà d’un certain seuil pouvant masquer les événements rares à détecter Situation commerciale Comme il n’y a pas d’usage commercial de cristaux de grande taille en Li2MoO4, il n’est pas possible à notre connaissance de trouver ces produits en stock ou dans le catalogue d’aucune compagnie capable de fabriquer des cristaux. Nous savons cependant d’après la littérature scientifique et au vu de l’expérience acquise à l’issue des projets LUMINEU et ISOTTA que des cristaux macroscopiques de ce composé – molybdate de lithium ‐ peuvent être produits avec succès. Pour LUCINEU, nous avons besoin d’une production continue de ces cristaux à caractère semi‐industriel, avec un contrôle total des méthodes et procédures de fabrication. Contraintes de fabrication Les cristaux à réaliser pour LUCINEU doivent satisfaire les contraintes suivantes: 1. Les cristaux doivent être réalisés à partir de matériaux bruts (MoO3 et Li2CO3) fournis par la collaboration LUCINEU. En moyenne, jusqu’à 260 g de MoO3 et 850 g de Li2CO3 seront fournis pour la fabrication d’un cristal. Ces matériaux bruts ayant une grande valeur car leur haut degré de pureté radioactive a été attesté à l’issue de tests couteux, les résidus de ces matériaux doivent être minimisés comme décrit ci‐dessous aux points 2 et 3. 2. la masse de la boule cristalline dont les échantillons finaux sont extraits doit être supérieure à 80% de la masse totale initialement contenue dans le creuset pour la production des cristaux. 3. une technologie spécifique pour récupérer les résidus de tirage (en ce qui concerne le molybdène) doit être développée, en visant une efficacité globale >90% dans l’utilisation ou la réutilisation potentielle de la charge initiale de molybdène. 4. une double cristallisation est requise afin de réduire 40K et toute autre impureté dans le produit final. 5. le four et le(s) creuset(s) utilisé(s) pour la croissance des cristaux doivent être réservés à cette production. 6. l’équipe LUCINEU a besoin de savoir quels matériaux sont susceptibles d’entrer en contact avec le Li2MoO4 durant la production et les phases de finitions du cristal (découpes, abrasions, polissages) après leur fabrication : la compagnie devra fournir à l’équipe LUCINEU, sur sa demande, des échantillons des matériaux utilisé à ces fins, de sorte que les membres de LUCINEU puissent vérifier qu’ils contiennent un niveau acceptable suffisamment bas des radionucléides 40K and 238U, 232Th et de leurs descendants (les limites requises sur la radioactivité intrinsèque sont < 1Bq/kg pour le 40K and < 10mBq/kg pour l’238U, le 232Th et leurs descendants. La société devra explorer des solutions alternatives si certains de ces matériaux ne remplissent pas les conditions demandées par LUCINEU. 7. les cristaux doivent avoir une longueur d’absorption supérieure à 30cm dans le domaine de longueur d’onde 550nm‐700nm. 8. sous inspection visuelle, les cristaux finaux doivent présenter des surfaces de qualité optique et ne doivent pas montrer de halos, d’inclusions, ni en règle générale tout signe manifeste d’inhomogénéité structurelle. 9. la société doit être prête à accepter une visite de l'installation pour la fabrication des cristaux de la part de membres de la collaboration LUCINEU (qui sera en charge des coûts de la visite) pour vérifier in situ la conformité avec les contraintes ci‐dessus (en particulier aux points 4, 5 et 6). Les cristaux finaux ne seront acceptés qu’à la condition que les neuf conditions énumérées ci‐
dessus soient respectées.