HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES
Résumé
The D&D industry is a mature industry. In France, this is assessed by the results obtained on the site of Grenoble, and technological breakthroughs such as the implementation of the MAESTRO robotic equipment confirm it.
The processes are implemented in complex contexts and are adapted to answer different technical configurations : nuclear reac-tors, research laboratories, spent fuel reprocessing plants... The efficiency of the processes lies in the control of three generic phases (high-level functions) of the manufacturing industry: 1) the management of the storages, 2) the treatment (put in the physical and radiological template) then 3) the waste produced. The common point is the management of a term source (Bq). Every stage of the process of A&D ² is governed from the evaluation of the radiological levels. Thus the nuclear instrumentation is a major function in the implementation and the control of the processes of A&D ².
In operation, the main part of the radiological, chemical and physical characterization devices of the industrial plant at its end of life cycle is concentrated on the waste packages. These equipments are maintained in the phase of A*D ². They are completed by measure and control devices distributed on all the processes, from the integrated standing equipement to the waste package in its final storage. The functional and logical architecture of this instrumentation may be represented by a diagram of instrumentation where the equipments are first used to characterize radiological environments to be dismantled, then, to govern the treatment and dismantling processes and, at the end of line, to control the final waste packages or the plant released from the radiological constraints.
The measure of gamma radiations and neutron dominates the non-destructive techniques of analysis. The spectrometry gamma remains the reference technique in A*D ². Its implementation was facilitated thanks to the advent of detectors working at room temperature (CdZnTe, LaBr3). For the complex hot cells, the result of the gamma spectrum processing is combined with tech-niques for localization of the hot spots. The combined processing of the measurement results is insured by the exploitation of digital methods to draw the efficiency curves and to estimate the uncertainty associated with the physical quantity of interest.
The characterization of the waste of the A*D² strengthened the use of the coupled methods: chemical and physical analysis, gam-ma spectrometry, gamma imaging and neutron counting. These methods are propagated on the whole waste production line and for the nuclear facility decommissioning. This new concept of complete production line opens numerous technological and scien-tific working areas.
L’industrie de l’assainissement, du démantèlement et du déclassement (A&D²) est une industrie mature. En France, pour les installations du CEA, les résultats obtenus sur le site de Grenoble le montrent et les avancées technologiques comme la mise en service du système Maestro, équipement de découpe de forte puissance à retour d’effort, le confirment.
Les procédés sont déployés dans des contextes complexes et sont adaptés pour répondre à des configurations techniques diffé-rentes : réacteur, laboratoires de recherche, usines de retraitement de combustibles usés... L’efficience des procédés s’appuie sur la maîtrise de trois phases génériques (fonctions de haut niveau) de l’industrie manufacturière : 1) la gestion des entreposages, 2) le traitement (mise au gabarit physique et radiologique) puis 3) le conditionnement des déchets (produit). Le point commun est la gestion d’un terme source (Bq). Chaque étape du procédé d’A&D² est maîtrisée à partir de l’évaluation des niveaux radiologiques. L’instrumentation nucléaire est donc une fonction majeure dans le déploiement et la maîtrise des processus d’A&D².
En exploitation, l’essentiel des équipements de caractérisation radiologique et physico chimique des matériels en fin de cycle de vie est concentrée sur le colis de déchets. Ces équipements sont maintenus dans la phase d’A&D². Ils sont complétés par des moyens de mesure et contrôle distribués sur l’ensemble des procédés, de l’élément sur pied ou en entreposage au colis final. L’architecture fonctionnelle et logique de cette instrumentation prend la forme d’un diagramme d’instrumentation où les équipements sont d’abord utiles à caractériser les scènes à démanteler, puis à maîtriser les procédés d’assainissement et de démantèlement, et, en fin de ligne, les colis ou l’installation libérée des contraintes radiologiques.
La mesure des rayonnements gamma et neutronique domine les techniques d’analyse non destructives. La spectrométrie gamma reste la technique de référence en A&D. Son déploiement a été facilité grâce à l’avènement des détecteurs fonctionnant à tempé-rature ambiante (CdZnTe, LaBr3…). Pour les scènes complexes, le résultat du traitement du spectre gamma est combiné avec des techniques de localisation des points de concentration. Le traitement combiné des résultats de mesure est assuré par l’exploitation de méthodes numériques pour le tracé des courbes de rendement et l’estimation de l’incertitude associée à la grandeur d’intérêt.
La caractérisation des déchets de l’A&D² a renforcé l’utilisation des méthodes couplées : analyse physico chimique, spectrométrie gamma, imageur gamma et comptage neutronique, méthodes qui se propagent sur l’ensemble de la ligne de production des dé-chets et pour le déclassement des installations. Ce nouveau concept de chaine de production intégrale ouvre de nombreuses voies de travail, technologiques et scientifiques.
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