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Radioprotection et ingénierie nucléaire
12.2.4. Béton (concrete)
Le béton est un matériau très présent dans les installations (principales structures du génie
civil). Il s’agit dans ce cas de béton dit léger, armé ou pas. L’épaisseur de ses structures,
dimensionnée par des considérations externes à la radioprotection, est dans de nombreux
cas suffisante vis-à-vis des problèmes de radioprotection.
Le béton est également un matériau de radioprotection à part entière (bétons spéciaux) :
– bétons lourds, chargés en fer ou baryum,
– bétons chargés en eau,
– bétons dopés en absorbants neutroniques (bore).
Pour calculer l’efficacité des structures et écrans vis-à-vis des neutrons, la teneur en eau
garantie après utilisation est une donnée importante (sensibilité à la déshydratation).
Il existe, étant donné son caractère de matériau composite basé pour certains de ses composants sur un approvisionnement local, une quasi-infinité de compositions de bétons.
Les principales motivations de son utilisation comme écran sont :
– une bonne efficacité vis-à-vis des γ,
– de bonnes caractéristiques vis-à-vis du ralentissement des neutrons rapides (quand il est
chargé en éléments lourds), du ralentissement des neutrons épithermiques (quand il est
chargé en eau) et de l’absorption des neutrons thermiques (quand il est chargé en absorbant),
– une bonne tenue mécanique.
Il est utilisé dans toutes les installations nucléaires (à l’exception de la plupart des types de
réacteurs nucléaires de propulsion). Sous forme de béton lourd, il est utilisé pour les
cellules chaudes et les piles piscines. Sous forme de béton chargé en absorbant, il est
utilisé pour les installations présentant un risque de criticité.
Les données physiques sont :
– masse volumique béton standard (dit « Portland ») : 2,3 g>cm –3 ;
– composition : voir tableau 12.12 (extrait de Jaeger, 1968 et catalogue PMDS Vol 1/1) ;
– épaisseur dixième vis-à-vis de γ : voir le béton sur la figure 12.1 ;
– épaisseur dixième vis-à-vis de neutrons en terme de flux de particules (valeur indicative) :
– spectre de fission (formule de Cranberg) : 22 cm,
– spectre de réaction (α, n) : 20 cm,
– énergies des γ de capture radiative : voir tableau 12.13 (extrait de Jaeger, 1968, vol. I,
p. 85) ;
– Activation (voir tableau 12.4 et figures 12.4 et 12.5) : on peut faire le même type de
remarques que pour l’acier et le plomb des paragraphes précédents :
– diversité des nucléides à considérer suivant les cas à traiter,
– le 40 K est présent dans la nature (béton, os…).
12.2.5. Uranium
Sous forme d’uranium appauvri (0,2 % d’ 235 U), il s’agit d’un matériau utilisé dans des
applications spécifiques (principalement des conteneurs de sources γ ou des irradiateurs
médicaux).
Radioprotection et ingénierie nucléaire
12.2.4. Béton (concrete)
Le béton est un matériau très présent dans les installations (principales structures du génie
civil). Il s’agit dans ce cas de béton dit léger, armé ou pas. L’épaisseur de ses structures,
dimensionnée par des considérations externes à la radioprotection, est dans de nombreux
cas suffisante vis-à-vis des problèmes de radioprotection.
Le béton est également un matériau de radioprotection à part entière (bétons spéciaux) :
– bétons lourds, chargés en fer ou baryum,
– bétons chargés en eau,
– bétons dopés en absorbants neutroniques (bore).
Pour calculer l’efficacité des structures et écrans vis-à-vis des neutrons, la teneur en eau
garantie après utilisation est une donnée importante (sensibilité à la déshydratation).
Il existe, étant donné son caractère de matériau composite basé pour certains de ses composants sur un approvisionnement local, une quasi-infinité de compositions de bétons.
Les principales motivations de son utilisation comme écran sont :
– une bonne efficacité vis-à-vis des γ,
– de bonnes caractéristiques vis-à-vis du ralentissement des neutrons rapides (quand il est
chargé en éléments lourds), du ralentissement des neutrons épithermiques (quand il est
chargé en eau) et de l’absorption des neutrons thermiques (quand il est chargé en absorbant),
– une bonne tenue mécanique.
Il est utilisé dans toutes les installations nucléaires (à l’exception de la plupart des types de
réacteurs nucléaires de propulsion). Sous forme de béton lourd, il est utilisé pour les
cellules chaudes et les piles piscines. Sous forme de béton chargé en absorbant, il est
utilisé pour les installations présentant un risque de criticité.
Les données physiques sont :
– masse volumique béton standard (dit « Portland ») : 2,3 g>cm –3 ;
– composition : voir tableau 12.12 (extrait de Jaeger, 1968 et catalogue PMDS Vol 1/1) ;
– épaisseur dixième vis-à-vis de γ : voir le béton sur la figure 12.1 ;
– épaisseur dixième vis-à-vis de neutrons en terme de flux de particules (valeur indicative) :
– spectre de fission (formule de Cranberg) : 22 cm,
– spectre de réaction (α, n) : 20 cm,
– énergies des γ de capture radiative : voir tableau 12.13 (extrait de Jaeger, 1968, vol. I,
p. 85) ;
– Activation (voir tableau 12.4 et figures 12.4 et 12.5) : on peut faire le même type de
remarques que pour l’acier et le plomb des paragraphes précédents :
– diversité des nucléides à considérer suivant les cas à traiter,
– le 40 K est présent dans la nature (béton, os…).
12.2.5. Uranium
Sous forme d’uranium appauvri (0,2 % d’ 235 U), il s’agit d’un matériau utilisé dans des
applications spécifiques (principalement des conteneurs de sources γ ou des irradiateurs
médicaux).