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Des neutrons pour mesurer la couche de neige

Mis à jour le 23 février 2017
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Pour EDF, le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, co-piloté par Grenoble INP, a développé un détecteur de neutrons capable de mesurer la quantité d’eau présente dans la couche de neige.

neige-Ski©M-Glorion.jpg

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Quel est le rapport entre les neutrons, ces particules d’origine cosmiques, et une couche de neige ? Réponse : les premiers peuvent aider à mesurer la seconde, ou plus exactement, à renseigner sur la quantité d’eau qu’elle contient. Mais comment ?
Les neutrons parviennent à la surface de la Terre en quantité variant en fonction de paramètres tels que l’altitude, la pression, etc. Or, lorsqu’ils traversent une couche de neige, ces neutrons réagissent avec l’eau qu’elle contient, sont ralentis et même captés pour certains. De ce fait, compter les neutrons qui parviennent jusqu’au capteur renseigne sur la quantité d’eau présente juste au-dessus de celui-ci.
Judicieusement placés à des endroits stratégiques des bassins versants des Alpes Françaises, des Pyrénées et du Massif Central, 40 NRC (Nivomètre à Rayonnement Cosmique) de ce type permettent d’évaluer les quantités d’eau qui vont se déverser dans les barrages lors de la fonte des neiges. Une information capitale pour EDF. « Les informations envoyées par les détecteurs en temps réel renseignent également sur le moment où s’amorce la fonte, souligne Olivier Guillaudin, chercheur au LPSC travaillant sur ce projet. Ainsi, EDF peut vider ses barrages en conséquence au moment opportun, de sorte qu’ils soient prêts à accueillir l’eau à venir. Cela évite à l’eau de la fonte des neiges de partir dans le trop plein, entraînant un manque à gagner de plusieurs millions d’euros. » Jusqu’en 1997, les actions prédictives consistaient à mesurer la hauteur de la couche de neige en différents points par carottage. Mais cette mesure était trop imprécise, et surtout, dangereuse pour les intervenants en fonction des conditions rencontrées.
C’est pourquoi EDF s’est tourné vers le LPSC pour développer une autre solution : le détecteur de neutrons. « On sait qu’environ 1000 neutrons sont détectés toutes les heures au niveau d’un détecteur déposé sur le sol grenoblois. Leur nombre diminue en fonction de la quantité d’eau traversée, ce qui est précisément calculé lors de l’étalonnage préalable du capteur en piscine. » Cette mesure présente en outre l’avantage d’être totalement indépendante de la densité de la neige : seule la quantité équivalente en eau, donnée qui intéresse EDF, est prise en compte.
Aujourd’hui, la quarantaine de capteurs installée est régulièrement corrigée des variations de la pression atmosphérique locale et de la variation du flux de rayonnement cosmique naturel par une référence hors neige. En parallèle, les chercheurs planchent sur une nouvelle génération du détecteur, dont le fonctionnement repose sur un gaz moins coûteux, et surtout plus facile à se procurer que l’hélium 3 que contiennent les détecteurs en place. Un prototype du futur NRC est en cours d’évaluation au laboratoire.
 




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Rédigé par Clotilde Waltz

mise à jour le 23 février 2017

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