Caractérisation des sources d émissions gamma, données nucléaires associées et applications à la radioprotection

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1 11/07/2011 Caractérisation des sources d émissions gamma, données nucléaires associées et applications à la radioprotection Unité mixte de recherche CNRS-IN2P3 Université Paris-Sud Orsay cedex Tél. : Fax : LENIAU Baptiste 1

2 Dans quel contexte s inscrit ce développement? Thèse : Réacteurs innovants avec le cycle du Thorium en combustible solide et les conséquences pour la radioprotection. Encadré par J. WILSON Gamma de 2.6 MeV Implique de renforcer les protections radiologiques de l aval du cycle γ 2.6MeV Nécessité de caractériser les sources d émissions gamma du combustible usé 2

3 Dans quel code s inscrit ce développement? MURE MCNP Utility for reactor evolution Résultats de l évolution MureGui Graphical User Interface Keff Taux de réaction Breeding Ratio Flux Section efficace Inventaires en flux et hors flux Activité Decay Heat Radio Toxicité Et. Spectre Gamma 3

4 Calcul de spectre gamma : Principe général Evolution ENSDF Evaluated nuclear structure data file dn / dt = AN Inversion de la matrice Inventaires hors flux Ou Echantillon de composition connu Spectre Gamma (source point) MURE MureGui Données externes 4

5 Evaluated Nuclear Structure Data File Contient des données de décroissance et de structure nucléaire de plus de 2900 noyaux.155 Mo Provenance des γ : décroissances, réactions nucléaires, ralentissement des particules chargées (Bremmstralhung des β) Données de décroissance Données de réaction α, β-,ec,it,sf, β-n,2β-,14c, Décroissance β- Level Record : Energie, J, π Gamma Record : Energie, Intensité relative Parent Record : Demie-vie, Energy of the decaying level Normalization Record : Branching Ratio, Normalization factor Beta Record : Endpoint energy, intensity (Spectre β- ) I = λ X.RI.BR.NR.N X γ.s 1 A (λ, ) Z X BR Spectre gamma en irradiation A' Z' Y E γ, RI 5

6 Outils GammaSpectrum 6

7 «Validation» de l outil Spectroscopie gamma (Ge) de minerai de thorium (projet M2 ). -Aire sous les pics -Soustraction du Bruit Spectre calculé : -Décroissance du 232Th jusqu à l équilibre -X Efficacité du détecteur -Normalisation : Pic du 228Th à 908keV Certains pics ne sont pas prévus: Chaine de l Uranium 7

8 «Validation» de l outil 8

9 Sources d erreurs Cumule les erreurs de toute la chaine de calcul Evolution MURE Inventaires hors flux Rendements de fission Sections efficaces Synthèse de l U U(n,2n), 232 Th(n, 2n) 232 Th(n,γ), 231 Pa(n,γ), 233 Pa(n,γ), U(n, f ),... Erreurs sur les inventaires ENSDF Erreurs sur les données de décroissance. Notamment sur le peuplement des niveaux issu des transitions beta Spectre Gamma 9

10 Quelques exemples d application Combien de temps supplémentaire doivent rester en piscine de désactivation des combustibles usés au thorium afin de ne pas avoir à adopter de modifications,au niveau radioprotection gamma, sur les châteaux de transport existants? Calculs évolution MURE Assemblages EPR Uox, ThU, ThPu (55 GWj/t) Calculs MCNP (Transport des γ ) Sources Gamma de MureGui Pour plusieurs temps de refroidissement Géométrie simple (atténuation linéaire) Calcul du débit de dose à la surface du château. Tally F4 modifié par Fluence-to-dose conversion factor 10

11 +8.5 mois + 4 mois 2 ans pour passer sous le seuil de TBq.t-1 11

12 Quelques exemples d application (2) Quelles épaisseurs supplémentaires de matériaux de radioprotection faut-il ajouter pour se protéger aussi efficacement des gamma issus des combustibles à base de thorium que des gamma de combustible Uox? 12

13 Perspectives Valider l outil à l aide d une mesure de spectre de combustible usé Prendre en compte la chaleur résiduelle dans le dimensionnement des transports Caractériser les sources de neutrons Criticité Radioprotection Définir une stratégie de retraitement des combustibles thorium solides Evaluer les renforts de blindage dans le cycle (Piscine ->Transport->Piscine->Retraitement->Transport->Refabrication->Transport) Evaluer les couts associés 13

14 Merci à tous LENIAU Baptiste 14

15 15

16 16

17 Intensité Energie [kev] Energie [kev] 17

18 18

19 19

20 20

21 21

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