Afin de lutter contre le trafic illicite de matières dangereuses, les équipes du CEA-List développent aujourd’hui deux innovations majeures dans le domaine des méthodes de mesures nucléaires non-destructives actives. L’une associe l’utilisation d’un accélérateur linéaire d’électrons (linac), la spectrométrie des photoneutrons et l’intelligence artificielle pour identifier des éléments légers, caractéristiques des explosifs et stupéfiants. L’autre, portée dans le cadre du projet européen MULTISCAN 3D avec le LMU[1]-CALA[2] de Munich, ouvre la voie à une rupture technologique dans la détection de matière nucléaire.
Dans le champ des substances illicites, la méthode mise au point s’appuie sur un linac générant un rayonnement de freinage capable d’induire des réactions photonucléaires. Les neutrons émis, dont le spectre porte la signature des éléments présents (carbone, azote, oxygène), sont détectés grâce à des scintillateurs liquides permettant de discriminer efficacement les neutrons d’intérêt au sein d’un intense flash photonique. Si ces spectres présentent des structures riches mais souvent déformées par la géométrie des objets contrôlés et la réponse des détecteurs, l’analyse automatique vient lever cet obstacle. Le modèle d’apprentissage profond DeepNSI, fondé sur des réseaux neuronaux convolutionnels entraînés par simulation Monte-Carlo, parvient en effet à identifier les éléments même à de très faibles concentrations (moins de 4 % pour l’azote). D’autres algorithmes, comme le réseau élastique non négatif, permettent en complément d’estimer leurs abondances relatives. Cette approche offre ainsi une identification chimique avancée, robuste et rapide et permet d’envisager une réponse aux attentes liées au contrôle de fret.
En parallèle, pour répondre à la menace liée au trafic de matière nucléaire, le CEA-List a réalisé une première mondiale en démontrant expérimentalement la photofission d’uranium appauvri à l’aide d’une source photonique entièrement nouvelle. Celle-ci repose sur la diffusion Compton inverse (ICS) : un faisceau laser femtoseconde accélère des électrons à très haute énergie dans un plasma, produisant ensuite des photons suffisamment énergétiques pour initier la photofission. Pour la première fois, une telle source se substitue à un linac traditionnel. Les caractéristiques quasi mono-énergétiques du faisceau, son potentiel d’intégration et son caractère modulable ouvrent des perspectives majeures pour le déploiement futur de mesures nucléaires actives visant à détecter des actinides au sein de conteneurs maritimes.
Ces deux avancées, l’une tournée vers les substances illicites, l’autre vers les matières nucléaires, illustrent une même dynamique : l’émergence de technologies de rupture, plus sensibles et plus intelligentes, capables d’élever significativement le niveau de sécurité des infrastructures portuaires européennes.
[1] LMU : Ludwig-Maximilians-Universität München
[2] CALA : Centre for Advanced Laser Applications
L’IA analyse les spectres photoneutroniques déformés et en extrait les signatures élémentaires que la seule spectrométrie ne permet pas d’isoler.
En exploitant une source ICS fondée sur un laser, nous franchissons une étape clé dans le développement de technologies avancées de détection de matière nucléaire.
Selon l’European drug report 2024, près de 70 % des saisies réalisées par les autorités douanières de l’UE ont lieu dans les ports, notamment dans des conteneurs maritimes