9 - Méthodologie des études de protection
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et le volume dans lequel elles sont émises afin de caractériser la source en fonctionnement
normal et de prévoir son évolution en situations incidentelles et accidentelles. Le but est
de définir les moyens à mettre en œuvre pour le calcul ainsi que la complexité de la
protection à envisager.
Cette identification peut passer par la détermination d’un certain nombre de ses
caractéristiques :
– géométrie : ponctuelle, linéaire, surfacique, cylindrique, sphérique…,
– composition isotopique de la source et évolution au cours du temps,
– caractéristique du milieu - source : source nue, source gainée…,
– nature physique et chimique de la source (y compris lors de son vieillissement ou suite
à certaines agressions) : gazeuse, liquide, solide, composés chimiques…,
– différents niveaux caractéristiques dans le cas d’une source pilotable.
On peut rappeler que les rayonnements α et β de faible énergie (< 300 keV) présentent peu
de risques d’irradiation externe puisqu’ils sont arrêtés par de faibles épaisseurs de matière
(quelques cm d’air pour les α, parois même très minces pour les β). Seuls les rayons
β > 300 keV peuvent constituer une source directe non négligeable et induire un rayonnement de freinage dans la protection. Nous ne les traiterons pas ici, les problèmes posés et
les outils de calcul associés ne concernant pas la majorité des problèmes.
Deux exemples de sources présentes dans des installations et de problèmes associés sont
décrits ci-après de manière synthétique.
Exemple 1 : Sources d'un réacteur à fission à eau légère sous pression
Chaufferie en fonctionnement. Les sources de rayonnements sont confinées dans
l’enceinte du réacteur. On peut distinguer trois principaux types de sources :
– celles qui sont fonction de la puissance instantanée du cœur. Elles sont dues principalement à l’émission de γ et de neutrons liée à la réaction de fission et à la production d’azote
16 dans l’eau qui traverse le cœur (azote 16 qui se désintègre entre autres dans les générateurs de vapeur),
– celles qui sont fonction de l’énergie dégagée par le cœur présent dans le réacteur. Elles
sont dues aux produits de fission accumulés dans le combustible, à l’activation des structures de l’élément combustible équipé et à la production d’éléments transuraniens,
– celles qui sont fonction des conditions d’exploitation, en particulier de différents cœurs
ayant séjourné dans le réacteur. Elles sont dues à l’activation des structures du réacteur, à
l’activation des produits de corrosion relâchés par le circuit primaire, ainsi qu’à la
présence d’éventuels produits de fission provenant du combustible. L’importance de la
source liée aux produits de corrosion et de fission et sa localisation dépendent de la politique d’épuration de l’eau primaire et de la qualité de la première barrière.
À ces principales sources, on peut ajouter la présence de ou des sources neutroniques de
démarrage. Ces sources sont très importantes tant que le cœur reste sous-critique. En puissance, les neutrons issus des fissions sont prépondérants.
Opérations de manutention chaufferie à l’arrêt. Lors des opérations de chargement/déchargement et d’autres opérations de maintenance, le personnel est amené à transférer :
– les éléments combustibles irradiés,
– les sources neutroniques de démarrage,
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et le volume dans lequel elles sont émises afin de caractériser la source en fonctionnement
normal et de prévoir son évolution en situations incidentelles et accidentelles. Le but est
de définir les moyens à mettre en œuvre pour le calcul ainsi que la complexité de la
protection à envisager.
Cette identification peut passer par la détermination d’un certain nombre de ses
caractéristiques :
– géométrie : ponctuelle, linéaire, surfacique, cylindrique, sphérique…,
– composition isotopique de la source et évolution au cours du temps,
– caractéristique du milieu - source : source nue, source gainée…,
– nature physique et chimique de la source (y compris lors de son vieillissement ou suite
à certaines agressions) : gazeuse, liquide, solide, composés chimiques…,
– différents niveaux caractéristiques dans le cas d’une source pilotable.
On peut rappeler que les rayonnements α et β de faible énergie (< 300 keV) présentent peu
de risques d’irradiation externe puisqu’ils sont arrêtés par de faibles épaisseurs de matière
(quelques cm d’air pour les α, parois même très minces pour les β). Seuls les rayons
β > 300 keV peuvent constituer une source directe non négligeable et induire un rayonnement de freinage dans la protection. Nous ne les traiterons pas ici, les problèmes posés et
les outils de calcul associés ne concernant pas la majorité des problèmes.
Deux exemples de sources présentes dans des installations et de problèmes associés sont
décrits ci-après de manière synthétique.
Exemple 1 : Sources d'un réacteur à fission à eau légère sous pression
Chaufferie en fonctionnement. Les sources de rayonnements sont confinées dans
l’enceinte du réacteur. On peut distinguer trois principaux types de sources :
– celles qui sont fonction de la puissance instantanée du cœur. Elles sont dues principalement à l’émission de γ et de neutrons liée à la réaction de fission et à la production d’azote
16 dans l’eau qui traverse le cœur (azote 16 qui se désintègre entre autres dans les générateurs de vapeur),
– celles qui sont fonction de l’énergie dégagée par le cœur présent dans le réacteur. Elles
sont dues aux produits de fission accumulés dans le combustible, à l’activation des structures de l’élément combustible équipé et à la production d’éléments transuraniens,
– celles qui sont fonction des conditions d’exploitation, en particulier de différents cœurs
ayant séjourné dans le réacteur. Elles sont dues à l’activation des structures du réacteur, à
l’activation des produits de corrosion relâchés par le circuit primaire, ainsi qu’à la
présence d’éventuels produits de fission provenant du combustible. L’importance de la
source liée aux produits de corrosion et de fission et sa localisation dépendent de la politique d’épuration de l’eau primaire et de la qualité de la première barrière.
À ces principales sources, on peut ajouter la présence de ou des sources neutroniques de
démarrage. Ces sources sont très importantes tant que le cœur reste sous-critique. En puissance, les neutrons issus des fissions sont prépondérants.
Opérations de manutention chaufferie à l’arrêt. Lors des opérations de chargement/déchargement et d’autres opérations de maintenance, le personnel est amené à transférer :
– les éléments combustibles irradiés,
– les sources neutroniques de démarrage,