Comparaison entre les algorithmes développés au sein de cette thèse et SINBAD 2D

Si le début du développement de SINBAD 2D n’était pas prévu durant le déroulement de cette thèse, la possibilité de tester une version béta à partir du début de l’année 2016 a permis d’apporter une redondance aux algorithmes de suivi de ruptures de gaines développés jusque-là. Une comparaison des deux méthodes dans l’estimation de l’évolution des aires nettes des pics d’absorption totale est ici présentée. Un poste de mesure a été installé au sein du laboratoire associant à la chaîne de spectrométrie gamma ADONIS le détecteur HPGe Canberra GR2021 utilisé tout au long de cette thèse pour les essais sur site (voir chapitre 6). Une source scellée de

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Cs est placée devant la diode HPGe durant l’acquisition, la distance séparant la source du détecteur est modifiée de la manière la plus rapide possible afin d’obtenir un changement brutal du taux de comptage indicent. La Figure 5-13 illustre le suivi temporel de l’aire nette du pic d’absorption total à 661,6 keV en utilisant d’une part l’algorithme développé durant cette thèse implémentant le filtre CST* et d’autre part SINBAD 2D. Les deux approches présentent des résultats similaires. Dans les deux cas, un débruitage significatif est observé et les dynamiques entre les différents paliers sont respectées.

Figure 5-12 : Illustration de SINBAD 2D sur le suivi temporel des pics d’absorption totale lors d’une rupture de gaine sur la boucle ISABELLE-1

Figure 5-13 : Suivi de l’évolution de l’aire nette du pic à 661,6 keV du 137Cs via l’algorithme Matlab développé et SINBAD 2D

5.7

Conclusion

Les outils pour les applications de spectrométrie gamma conventionnelles présentent des limitations pouvant être critiques pour l’application de suivi de ruptures de gaines combustible envisagée dans cette thèse. Les hauts taux de comptage, les variations brusques d’activités potentiels, ainsi que la richesse des radionucléides en présence lors d’une rupture de gaine nous emmènent à envisager d’autres outils plus adaptés à cette application. Si des parades telles que les systèmes PUR existent sur les analyseurs conventionnels afin de gérer la problématique d’empilement des impulsions liée aux hauts taux de comptage, ces dernières conservent leurs limitations. De plus, en raison de son paramétrage optimisé pour une forme d’impulsion donnée, le filtrage à réponse impulsionnelle finie implémenté dans ces analyseurs est non adapté à une problématique de variations brutales d’activités. La chaîne de spectrométrie gamma ADONIS présentée dans ce chapitre apparaît comme une bonne candidate pour l’application visée. Son

Chapitre 5 - Les technologies pour la spectrométrie gamma

filtrage à réponse impulsionnelle infinie lui permet de s’adapter aux différentes formes d’impulsion et de rester opérationnelle à très hauts taux de comptage. ADONIS est donc la chaîne de spectrométrie gamma retenue dans le cadre de ces travaux afin d’être testée pour le suivi de ruptures de gaines.

Dans ce cadre, le traitement des spectres gamma acquis représente également un challenge. Les spectres attendus suite à une rupture de gaine sont très denses en raison de la signature gamma des produits d’activation à laquelle il faut ajouter celle des nombreux produits de fission relâchés. L’outil d’analyse de spectre SINBAD mettant en œuvre une méthode bayésienne non paramétrique apparaît adapté pour la déconvolution de tels spectres. Une étude comparative avec la méthode embarquée dans les logiciels de spectrométrie gamma conventionnels a été réalisée et a permis de montrer l’apport de SINBAD dans l’analyse des pics notamment en cas de fortes superpositions entre ces derniers. De plus, son aspect non paramétrique fait de SINBAD un outil convivial et facile d’accès ne nécessitant pas le paramétrage parfois complexe de la méthode IFD. Pour ces raisons, l’utilisation de SINBAD pour l’analyse de spectres issus de ruptures de gaines est préférée dans cette thèse.

Le suivi des cinétiques de relâchement est également nécessaire au diagnostic de ruptures de gaines. Dans l’optique du suivi de ruptures de gaines sur la boucle ISABELLE-1 présenté dans le chapitre suivant, des algorithmes implémentés sous Matlab ont été développés au cours de cette thèse et couplés au filtrage CST* afin d’évaluer l’évolution dans le temps du taux de comptage total et des aires nettes des pics d’absorption totale à partir des fichiers de sortie d’ADONIS. Dans la dernière année de cette thèse, l’intérêt porté à SINBAD a donné lieu aux premiers développements de SINBAD 2D, où la méthode bayésienne non paramétrique utilisée dans SINBAD permet ici de suivre l’évolution dans le temps du signal étudié, apportant ainsi une redondance avec les algorithmes Matlab dédiés au suivi temporel développés auparavant dans cette thèse. La comparaison des deux méthodes converge vers des résultats similaires. La mise en œuvre de ces différents outils est illustrée via le suivi de ruptures de gaines sur la boucle d’irradiation ISABELLE-1 d’OSIRIS présenté dans le chapitre 6 suivant.

6

S

UIVI DE RUPTURES DE

GAINES SUR LA BOUCLE

ISABELLE

1

PAR

SPECTROMETRIE GAMMA

HAUTS TAUX DE COMPTAGE

6.1

Introduction

Ce chapitre est dédié à la présentation des essais réalisés durant cette thèse sur la boucle d’irradiation de crayons combustible ISABELLE 1 du réacteur OSIRIS pour la validation de la chaîne de spectrométrie gamma ADONIS dans le cadre de la problématique de détection des ruptures de gaines. La chaîne de spectrométrie, installée sur site durant presque deux années, a permis de suivre un grand nombre d’irradiation de crayons combustible testés. Dans un premier temps, le réacteur expérimental OSIRIS ainsi que la boucle d’irradiation ISABELLE 1 sont présentés. Le déploiement de la chaîne ADONIS sur la boucle est ensuite exposé. Le calcul du rendement de détection du poste de mesure permettant une quantification des radioéléments observés est détaillé. Enfin, ce chapitre s’attarde plus particulièrement sur trois campagnes d’irradiation :

• une rampe de puissance standard sans perte d’étanchéité, • une rampe de puissance standard avec perte d’étanchéité, • une rampe de forte puissance avec perte d’étanchéité.

Chapitre 6 - Suivi de ruptures de gaines sur la boucle ISABELLE 1 par spectrométrie gamma hauts taux de