Processus de démantèlement d un caisson d une chaîne blindée

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1 Ce document traite d une étude sur la faisabilité de la découpe d un caisson blindée dans le cadre d un projet démantèlement. Des notions de radioprotections et de mesure nucléaire sont demandées afin de répondre aux questions. Processus de démantèlement d un caisson d une chaîne blindée Exercice d étude de cas DUCLOS Charles Ryo Contact : DUCLOS Charles Ryo charles-ryo.duclos@cea.fr

2 Contexte de l étude de cas Cette étude de cas concerne le démantèlement d un des caissons blindés (le caisson n 2) contenu anciennement dans une chaîne blindée. Les protections biologiques des caissons ont été déposées, ces caissons ont été déconnectés les uns des autres et enfin évacués de la chaîne. Selon les résultats de mesure d un premier caisson confirmant l historique et le faible caractère radiologique, ce dernier a été considéré comme relativement propre, suite à une activité radiologique très faible à l origine et à un assainissement poussé. Il a donc été proposé de découper le caisson en plusieurs pièce afin de pouvoir l évacuer vers les exutoires (car il ne peut être envoyé dans l état. Concernant le caisson N 2, il a été décidé de la considérer comme potentiellement plus active, malgré son assainissement, de par son historique. Il vous est donc demandé de répondre sur la faisabilité de la découpe de ce caisson blindé en fonction de résultats de mesure fournis. Pour répondre à ces questions, vous aurez besoin d avoir quelques notions de : - Mesure nucléaire pour comprendre le sens physique de la provenance des résultats et ses limites ; - Radioprotection pour prendre en compte et diminuer si possible le risque qu encoure les opérateurs lors de ces opérations ; Partie 1 : Mesure du caisson et exploitation des résultats Le caisson, déposé de la chaîne et exempt de ses protections biologique, a été mesuré à l aide d une chaîne mobile de spectrométrie gamma. Le caisson a d abord été mesuré face par face. Il a ensuite été mesuré par maille 3x3 afin d obtenir une cartographie de la répartition de des radionucléides présents par maille. Ainsi, on a 9 mailles par faces latérales. Chacune des mailles mesure 45.3 cm de hauteur et 38.3 cm de long et l épaisseur du caisson est estimée à 5 mm. NB : les faces du dessus et du dessous du caisson n ont pas été mesuré. La face A présentant une activité plus importante que les autres faces, il a été décidé de s intéresser d avantage à la mesure de cette dernière. A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 Figure 1 : Vue de la face A du caisson n 2, avec son maillage. La partie blanche représente la vitre en plexiglas et la partie grise représente la partie métallique en acier inox. 1/9

3 Suite aux mesures des neufs mailles, on remarque que la maille A7 est la plus contaminée par rapport aux autres mailles de la face A. Voici les résultats de mesure : RN Activité (GBq) 137 Cs 7,80E Pu 7,27E Am 1,89E Am 4,25E Cm 5,20E-05 Q1. Justifier le choix de la mesure par spectrométrie gamma. Quels sont les avantages et les inconvénients de cette méthode (que ce soit en terme de résultat de mesure ou au niveau opérationnel)? Q2. Citer les deux radionucléides prépondérants et donner leur proportion. Q3. Compléter le tableau suivant avec les RN cités dans la Q2. RN Emetteur α β γ Equation de désintégration Raie(s) gamma caractéristiques (KeV) Q4. Calculer l activité surfacique de la maille A7 en GBq/m². 2/9

4 Partie 2 : Radioprotection I. Etude pré-découpe : notion de dose et RCA Afin de déterminer le zonage radiologique du caisson, il est nécessaire de définir : - Le débit de dose au poste de travail (H*) ; - Le repère de concentration atmosphérique (RCA). La durée totale du chantier a été estimée à 5 jours de travail. La planification des opérations se fait selon le planning suivant : H Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi PAUSE Montage/démontage SAS Découpe Déclassement du SAS La découpe du caisson sera réalisée par deux opérateurs, notés A et B. Lorsque l un procède à la découpe, l autre est à l extérieur et surveille son collègue à une distance de 1 m. Voici le planning de répartition des taches : H Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi PAUSE 3/9

5 OpérateurA OpérateurB Le débit de dose à 1 mètre est de 3 µsv/h. Q5. Calculer le débit de dose au poste de travail (à 30 cm) et justifier l intérêt de cette donnée. Q6. Déterminer pour chacun des opérateurs la dose qui sera acquise pendant ces travaux. Cette dose est-elle raisonnable par rapport à la limite des opérateurs de catégorie A sur l année en cours? Le repère de concentration atmosphérique est un des critères de délimitations de zone. Voici la formule pour calculer la valeur d un RCA (repère de concentration atmosphérique) : La DPUI, Dose Par Unité d'incorporation (exprimée en Sv/Bq), est une valeur spécifique à chaque radionucléide, selon la voie d'entrée (inhalation ou ingestion, dans notre cas, on prendra la valeur pour une inhalation). C'est la dose efficace engagée du fait de l'incorporation de 1 Bq d'un radionucléide donné. Voici la formule qui permet de calculer le RCA total du mélange. RCA total Où Av(i) est l activité volumique de l isotope (i) dans le mélange considéré. La formule suivante permet de calculer le coefficient radiologique en prenant en compte le débit de dose et le RCA total. Q7. En vous aidant du tableau des DPUI donné en annexe 1, calculer le RCA de chaque radionucléide prépondérant. Q8. Calculer le RCA total du mélange 4/9

6 Q9. En vous aidant de la formule ci-dessus et du tableau en annexe 2, calculer le coefficient radiologique et déterminer le zonage du caisson. Q10. Selon vous, la notion de RCA est-elle ici pertinente? II. Faisabilité de la découpe La découpe sera réalisée à l aide d une scie sabre, dont la vitesse de découpe est de 2 m/h. Malgré un assainissement et un vernissage interne du caisson, il reste une possibilité de remise en suspension de contamination lors de la découpe. Un SAS de confinement est installé autour du caisson. Les dimensions sont exprimées en mm Le SAS est équipé d une ventilation dont le taux de renouvèlement d air, noté R air, est de 10 h -1. La LPCA (Limite Pratique de Concentration dans l Air) est une valeur de référence définie pour chaque radioélément. Elle conduit à une dose efficace engagée de 20 msv pour 2000 heures de travail. Dans notre cas, la LPCA du 238 Pu vaut 0,2 Bq/m³. Q11. Sachant que l épaisseur du trait de découpe de est de 5 mm, calculer de débit de surface, en m²/h. Q12. Le taux de remise en suspension est estimé à 10 %. Calculer le flux de remise en suspension, en GBq/h. Q13. Calculer le débit volumique Q ventil de la ventilation, en m³/h. Q14. Calculer A vol l activité volumique de contamination, exprimée en GBq/m³, puis celui de 238 Pu. 5/9

7 Q15. Calculer le nombre de LPCA pour le 238 Pu. Cette information est-elle suffisante pour valider la faisabilité de la découpe? Dans ce cas présent si le nombre de LPCA du 238 Pu est inférieure à 500, on considèrera que la découpe est envisageable. Conclure. NB : le nombre de LPCA est le rapport entre l activité volumique du radionucléide et la valeur du LPCA du 238 Pu Q16. Cette étude a été effectuée à l aide des résultats de mesure d une seule maille, considérée comme la plus contaminée. En appliquant ces résultats à la faisabilité de la découpe du caisson, on considère donc une contamination homogène et majorée sur tout le caisson. Dans le cas où la découpe de la maille A7 n était pas possible, imaginer, proposer quelles auraient été les éventuelles possibilités quand à l avenir de ce déchet ultime? 6/9

8 BONUS Lors de la découpe du caisson, le masque à cartouche de l opérateur se dessert. Il ne s en rend compte qu au bout de 10 minutes. Le chantier est mis à l arrêt. Une personne compétente en radioprotection (PCR) est sollicitée. Elle décide d évaluer l activité inhalée par l opérateur. La formule pour déterminer l activité inhalée est la suivante Avec : - A inh l activité inhalée par l opérateur, en Bq ; - Av la densité volumétrique de contamination, en Bq/m³ ; - Q le débit respiratoire humain, exprimé en m³/h ; - t le temps, en h. Q BONUS. Sachant que Q vaut 1.2 m³/h, calculer A inh. Ce résultat est-il suffisant dans l état? Quels autres critères sont à prendre en compte concernant l impact sur la santé de l opérateur? 7/9

9 ANNEXE 1 8/9

10 ANNEXE 2 9/9