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Les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium sont en développement en vue d'assurer une quatrième génération de réacteurs répondant à la demande énergétique, tout en assurant la préservation des ressources d'uranium par un fonctionnement en surgénérateur. L'objectif de la filière est également d'améliorer la gestion de la radio-toxicité des déchets produits par transmutation des actinides mineurs et de contrôler la non-prolifération par un fonctionnement en cycle fermé. La spectrométrie gamma de nouvelle génération permet, par les hauts taux de traitement aujourd'hui accessibles, d'envisager de nouvelles applications instrumentales pour ces futurs réacteurs nucléaires. Des approches innovantes sont proposées et étudiées dans ce livre en vue de suivre avec une précision accrue la puissance neutronique et de détecter plus précocement des ruptures de gaine combustible. Dans cet objectif, des simulations numériques ont été réalisées et une campagne d'essais a été menée à bien sur le surgénérateur expérimental Phénix du CEA Marcoule. Des perspectives prometteuses ont été mises en exergue pour ces deux problématiques.