Aktis n°19 jan/fév/mar 2015
Aktis n°19 jan/fév/mar 2015
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°19 de jan/fév/mar 2015

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

  • Format : (150 x 210) mm

  • Nombre de pages : 12

  • Taille du fichier PDF : 1,3 Mo

  • Dans ce numéro : modélisations avancées du comportement du combustible lors d'accidents de réactivité.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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LE COMBUSTIBLE, AU CŒUR DE LA TECHNOLOGIE NUCLÉAIRE Afin d’assurer l’exploitation sûre des réacteurs – mais aussi des installations de l’aval du cycle – le combustible nucléaire se doit d’être robuste et fiable. Et ce, dans ses deux composantes principales  : la matière nucléaire et son enveloppe qui a pour mission de la protéger, de l’isoler de l’environnement et d’en favoriser le refroidissement. Obtenir et valider les meilleurs paramètres de la robustesse et de la fiabilité du combustible est un enjeu majeur du présent et un challenge pour le futur. Plusieurs pistes de recherche et d’innovation industrielle sont explorées ; elles incluent le dopage de la matière nucléaire avec des produits permettant d’en améliorer les qualités. Par exemple, en augmentant sa capacité à retenir les gaz qui s’accumulent au cours de sa vie dans le cœur ou en la rendant plus tolérante par rapport aux accidents (on parle alors d’ATF – Accident Tolerant Fuel). De son côté, pour exercer son rôle institutionnel au service de la sûreté nucléaire, l’IRSN réalise des programmes de recherche, bien souvent en partenariat, afin d’être en mesure d’évaluer de manière indépendante les critères de performance de sûreté de ces combustibles. Ces programmes panachent la réalisation d’expériences intégrales et analytiques avec le développement de logiciels qui ont le double rôle de capitaliser la connaissance et de permettre l’exécution de travaux d’application et de contre-expertise. L’article présenté dans ce numéro d’AKTIS traite un aspect extrêmement important, novateur aux niveaux national et international en ce qui concerne le comportement du combustible en situation accidentelle  : la modélisation multi-échelle des matériaux très hétérogènes qui le composent. L’IRSN, avec sa grande expérience et son positionnement international, joue un rôle moteur dans ce domaine. Giovanni Bruna, Directeur scientifique Aktis est la lettre d’information scientifique de l’IRSN. Elle présente les principaux résultats de recherches menées par l’Institut dans les domaines de la radioprotection, de la sûreté et de la sécurité nucléaire. Trimestrielle et gratuite, elle existe aussi en version électronique sur abonnement. Éditeur IRSN - standard  : +33 (0)1 58 35 88 88 - www.irsn.fr - Directeur de la publication  : Jacques Repussard - Directeur de la rédaction  : Matthieu Schuler - Rédactrice en chef  : Sandrine Marano - Comité de lecture  : Giovanni Bruna, Matthieu Schuler - Comité éditorial  : Gauzelin Barbier, Giovanni Bruna, Aleth Delattre, Jean-Michel Evrard, Christine Goudedranche, Pascale Monti, Audrey de Santis, Matthieu Schuler - Rédaction  : Sandrine Marano - Réalisation  : www.grouperougevif.fr - Impression  : Idéale Prod, certifiée Imprim’Vert - ISSN  : 2110-588X - Droits de reproduction sous réserve d’accord de notre part et de mention de la source. Conformément à la loi N o 2004-801 du 6 août 2004 relative à la protection des personnes physiques à l’égard des traitements de données à caractère personnel et modifiant la loi N o 78-17 du 6 janvier 1978 relative à l’informatique, aux fichiers et aux libertés, tout utilisateur ayant déposé des informations directement ou indirectement nominatives, peut demander 0 la communication de ces informations et les faire rectifier le cas échéant. 2 Aktis n°19 – janvier-mars 2015 Olivier Seignette/Mikaël Lafontan/IRSN SOMMAIRE ÉDITO Giovanni Bruna AVANCÉES DE LA RECHERCHE ffl PAGE 3 La concentration de tritium dans les organismes marins Savoir quantifier la contamination des plantes agricoles par le chlore, le sélénium et l’iode radioactifs FOCUS ffl PAGE 6 Modélisations avancées du comportement du combustible lors d’accidents de réactivité COLLABORATIONS ffl PAGE 9 Une démarche internationale pour identifier les causes profondes des leucémies infantiles VIE DE LA RECHERCHE PAGE 10 Gouvernance Habilitations à diriger des recherches Collaborations Thèses Installation de recherche Publications Glossaire GLO PAGE 12 Photo de couverture - Résultat de la modélisation avancée pour des volumes élémentaires de combustible  : champ de déformation équivalente en condition de traction-compression. IRSN
Radioécologie LA CONCENTRATION de tritium dans les ORGANISMES MARINS Comment le tritium rejeté de manière contrôlée dans la Manche par l’industrie nucléaire s’incorpore-t-il dans les organismes vivants de l’environnement marin ? Des chercheurs de l’IRSN ont étudié les différences de concentration de tritium dans l’eau de mer et dans plusieurs organismes marins au cap de La Hague. L’installation nucléaire de recyclage d’AREVA de La Hague est la principale source de rejets liquides contrôlés de tritium dans l’environnement marin du Nord-Cotentin (1). Le tritium est rejeté sous forme d’eau tritiée (HTO GLO) qui, une fois dans l’environnement, entre dans le cycle biogéochimique GLO de l’hydrogène. Le tritium s’incorpore à la matière organique à travers des processus biologiques tels que la photosynthèse, ainsi que par les échanges tritium/hydrogène dans les molécules organiques. Il est alors désigné sous le sigle TOL, pour tritium organiquement lié. Dans des conditions d’équilibre (concentration en tritium constante dans l’eau de mer) et en raison de la faible discrimination isotopique entre le tritium et l’hydrogène, le rapport entre ces deux éléments doit être le même dans les molécules organiques et dans l’eau. Cinétique des échanges Les chercheurs de l’IRSN ont analysé les concentrations de tritium dans l’eau de la mer, dans l’eau cellulaire extraite de différents organismes (algues, mollusques) prélevés en Manche ainsi que dans la matière organique (TOL) de ces échantillons. Ils se sont intéressés aux différents mécanismes de transfert du tritium  : en premier lieu, les échanges du tritiumentre l’eau de mer et l’eau de l’organisme. Ils ont montré que l’équilibre est atteint très rapidement ; la concentration en tritium dans l’eau cellulaire suit donc fidèlement les variations dans l’eau de mer. Ils se sont ensuite penchés sur la cinétique de l’incorporation et des échanges du tritiumentre l’eau et la matière organique. En effet, dans certaines conditions, des écarts sont observés entre le rapport tritium/hydrogène dans l’eau (HTO) et celui dans la matière organique (TOL). Les chercheurs ont montré que ces processus sont beaucoup plus lents, de l’ordre de plusieurs mois (ils résultent de diverses réactions ayant des vitesses très variables). En conséquence, les variations de tritium dans l’eau de mer sont lissées dans les organismes (voir figure). Modélisation dynamique Ainsi, lorsque la concentration de HTO dans l’eau de mer baisse rapidement, la concentration en TOL des organismes diminue moins vite, la situation n’est plus à l’équilibre et le rapport est transitoirement plus élevé. La situation est inverse en cas d’augmentation rapide de la concentration de HTO dans la mer (en cas d’accident, par exemple). Ces résultats confirment que le rapport entre le tritium et l’hydrogène dans l’eau de mer en conditions d’équilibre est conservé dans les organismes vivants. Cependant, en cas de variation rapide de HTO dans l’eau de mer, une modélisation dynamique GLO est nécessaire pour tenir compte de l’effet de lissage et prédire de façon réaliste les transferts de tritium sous forme de TOL dans les organismes de l’écosystème. 35 30 25 20 15 10 5 0 mai 2009 Bq.L -1 nov. 2009 AVANCÉES DE LA RECHERCHE le « EDF, Areva La Hague CONTACTS Bruno Fiévet bruno.fievet@irsn.fr Laboratoire de radioécologie de Cherbourg-Octeville (LRC) (1) L’installation de La Hague rejette avec ses effluents liquides 1 0 16 Bq/an de tritium, 100 fois plus que les rejets liquides des centrales nucléaires situées à proximité. PUBLICATIONS Fiévet B. et al. « Transfer of tritium released into the marine environment by French nuclear facilities bordering the English Channel », Environmental Science & Technology, 2013, 47, 6696-6703. Algue Fucus serratus HTO eau de mer HTO cellulaire algue TOL algue modèle TOL algue mai 2010 nov. 2010 mai 2011 Date nov. 2011 Courbe représentant les variations de la concentration de tritium mesurée dans l’eau de mer (HTO en marron), dans l’eau cellulaire de l’algue (HTO losanges ouverts) et dans la matière organique de l’algue (TOL losanges pleins), ou modélisée dans l’algue (TOL trait plein orange). IRSN Aktis n°19 – janvier-mars 2015 3



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