Evaluation de rejets moyen-terme en situation accidentelle grave d’un réacteur à eau pressurisée: étude expérimentale de la re-vaporisation de dépôts de produits de fission (Cs, I, Ru)

Doctorant: Dorel Obada

Pour évaluer les conséquences radiologiques sur l'homme d'un rejet de matières radioactives dans l'environnement lors d’un accident grave de réacteur à eau pressurisée, l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) dispose d'outils de calculs permettant de simuler l'ensemble du déroulement d’un accident.

L'une des difficultés dans la mise en œuvre de ces outils est principalement le manque de données expérimentales relatives au phénomène de re-vaporisation de matières radioactives. La re-vaporisation depuis les surfaces contaminées du circuit primaire est en effet susceptible de contribuer à un rejet différé de matières radioactives, notamment pour l’iode, le césium et le ruthénium. Plusieurs facteurs pouvant potentiellement favoriser ce phénomène ont été identifiés, mais les données expérimentales actuellement disponibles sont souvent incomplètes ou obtenues dans des conditions peu représentatives d’une situation accidentelle.

Cette étude portera sur des essais à effets séparés de re-vaporisation ou de re-volatilisation de dépôts d'iode et de césium sur des surfaces représentatives des matériaux présents au sein du circuit primaire (aciers inoxydables et alliages inconel). La première étape consistera à générer des dépôts de CsI représentatifs en prenant compte l’état d’oxydation des aciers. Ces dépôts seront caractérisés à l’aide de techniques d’analyse de surface comme l’XPS, ou l’EPMA. La re-vaporisation de ces dépôts sera étudiée par thermogravimétrie jusqu’à des températures de 1000 °C et sous des atmosphères oxydante ou réductrice afin d’en suivre la cinétique de relâchement. Les premiers essais semblent indiquer la re-vaporisation de plusieurs espèces. Des essais couplés à des techniques appropriées (spectroscopie optique, collecte des aérosols) permettront de déterminer plus précisément les espèces relâchées.

Ces données expérimentales seront comparées aux données disponibles dans la littérature afin de proposer une première modélisation de ce phénomène en prenant en compte explicitement les conditions de température et de pression du circuit primaire d’un réacteur à eau pressurisée en conditions d’accident grave, ainsi que les modifications chimiques de surface induites par les molécules de la phase gazeuse.

                                  

     Figure 1                                                                                              Figure 2
     Réacteur à Eau Pressurisée en situation accidentelle grave                     Phénomènes physiques et chimiques se produisant dans le circuit primaire

 

 

Figure 3
Schéma du dispositif d'analyse thermogravimétrique

 

Laboratoire: PC2A

Financement: ANR MIRE