238
Radioprotection et ingénierie nucléaire
8.4. Les sources de rayonnements
dans un tokamak
La source primaire de neutrons provient des réactions de fusion thermonucléaire ayant
lieu dans le plasma confiné à l’intérieur d’une enceinte à vide par des champs magnétiques et chauffé à une température de plusieurs dizaines de millions de degrés :
D + D 3 He + n
Q = 3,27 MeV dont 2,45 MeV d’énergie cinétique du neutron
D + T 4 He + n
Q = 17,5 MeV dont 14 MeV d’énergie cinétique du neutron
…
Les installations existantes fonctionnent en mode pulsé ; la source représente donc un
nombre de neutrons thermonucléaires émis par pulse d’une durée allant de la fraction de
seconde à plusieurs minutes (une durée record de plus de 6 minutes a été atteinte sur le
tokamak TORE SUPRA du centre CEA de Cadarache en 2002). En 1997, le JET (Joint European Torus), tokamak européen construit à Culham en Angleterre, a produit, pendant
1 seconde, une puissance de fusion de 16 MW, ce qui correspond à la production
d’environ 10 18 neutrons (Chatelier, 2004 ; Kaschuck et al., 2002).
Les autres sources de rayonnements présentes sur ce type d’installation sont essentiellement :
– les γ secondaires issus des réactions induites par les neutrons dans les structures : ce sont
des réactions d’activation analogues à celles vues plus haut ;
– les γ et particules chargées diverses émises lors de la désintégration des isotopes radioactifs produits par activation ;
– le rayonnement de freinage (Bremsstrahlung) et cyclotron émis par les particules chargées, notamment les électrons (run away electrons) ;
– les photoneutrons produits par interaction des γ avec les matériaux de structure.
Tableau 8.23. Radiotoxicité des actinides.
Radionucléide
Période radioactive
Radio-toxicité
237 Np
2,14 × 10 6 ans
très forte
238 Pu
87,7 ans
très forte
239 Pu
2,41 × 10 4 ans
très forte
240 Pu
6,56 × 10 3 ans
très forte
242 Pu
3,75 × 10 5 ans
très forte
241 Am
432,7 ans
très forte
243 Am
7,37 × 10 3 ans
très forte
243 Cm
29,1 ans
très forte
244 Cm
18,1 ans
très forte
245 Cm
8,5 × 10 3 ans
très forte
Radioprotection et ingénierie nucléaire
8.4. Les sources de rayonnements
dans un tokamak
La source primaire de neutrons provient des réactions de fusion thermonucléaire ayant
lieu dans le plasma confiné à l’intérieur d’une enceinte à vide par des champs magnétiques et chauffé à une température de plusieurs dizaines de millions de degrés :
D + D 3 He + n
Q = 3,27 MeV dont 2,45 MeV d’énergie cinétique du neutron
D + T 4 He + n
Q = 17,5 MeV dont 14 MeV d’énergie cinétique du neutron
…
Les installations existantes fonctionnent en mode pulsé ; la source représente donc un
nombre de neutrons thermonucléaires émis par pulse d’une durée allant de la fraction de
seconde à plusieurs minutes (une durée record de plus de 6 minutes a été atteinte sur le
tokamak TORE SUPRA du centre CEA de Cadarache en 2002). En 1997, le JET (Joint European Torus), tokamak européen construit à Culham en Angleterre, a produit, pendant
1 seconde, une puissance de fusion de 16 MW, ce qui correspond à la production
d’environ 10 18 neutrons (Chatelier, 2004 ; Kaschuck et al., 2002).
Les autres sources de rayonnements présentes sur ce type d’installation sont essentiellement :
– les γ secondaires issus des réactions induites par les neutrons dans les structures : ce sont
des réactions d’activation analogues à celles vues plus haut ;
– les γ et particules chargées diverses émises lors de la désintégration des isotopes radioactifs produits par activation ;
– le rayonnement de freinage (Bremsstrahlung) et cyclotron émis par les particules chargées, notamment les électrons (run away electrons) ;
– les photoneutrons produits par interaction des γ avec les matériaux de structure.
Tableau 8.23. Radiotoxicité des actinides.
Radionucléide
Période radioactive
Radio-toxicité
237 Np
2,14 × 10 6 ans
très forte
238 Pu
87,7 ans
très forte
239 Pu
2,41 × 10 4 ans
très forte
240 Pu
6,56 × 10 3 ans
très forte
242 Pu
3,75 × 10 5 ans
très forte
241 Am
432,7 ans
très forte
243 Am
7,37 × 10 3 ans
très forte
243 Cm
29,1 ans
très forte
244 Cm
18,1 ans
très forte
245 Cm
8,5 × 10 3 ans
très forte