Dispositif MADAGASCAR

Ce paragraphe ne détaille pas une étude mais présente un appareil et une méthode de mesure déployée sur le site de Valduc. La méthode de mesure est décrite dans [20, 8]. Ce système de mesure est dénommé MADAGASCAR qui est l’acronyme de Mesure Automatisée des Déchets Alpha Guidés Automatiquement Sur des Convoyeurs à Rouleaux. MADAGASCAR est l’installation de mesures par spectrométrie gamma dédiées aux fûts de déchets.

Il s’agit d’un moyen de mesure permettant la correction de matrice par source de transmission. Ce système quantifie l’activité des fûts, de manière empirique, de n’importe quel radionucléide émetteur gamma (sauf l’europium 152, qui est le radionucléide de la source interrogatrice). L’activité du fût est estimée en tenant compte des effets d’atténuation dus à la matrice sans avoir recours à des hypothèses a priori concernant le fût (masse volumique, composition chimique de la matrice, etc. . . ), ceci grâce à une source de rayonnement gamma située à l’extérieur de l’objet à caractériser. La méthodologie choisie repose sur le postulat suivant : la procédure de remplissage des fûts de déchets fait qu’il apparaît des variations im-portantes de densité, de matrices et de répartition de contaminant. Dans ces fûts, les inhomogénéités radiales sont souvent moins prononcées et leurs effets peuvent être substantiellement réduits par une mise en rotation du fût de déchets à carac-tériser. Par contre, pour palier la contrainte liée à la variation verticale de densité, un découpage du fût en plusieurs tranches peut-être réalisé grâce à un collimateur spécifique. Sur MADAGASCAR, pour satisfaire les conditions énoncées ci-dessus, le fût est mis en rotation et le détecteur, collimaté, se translate verticalement, sur 3 tranches, par pas réguliers de 27 cm, pour acquérir les spectres utiles à la déter-mination de l’activité des fûts de déchets. Simultanément, un second détecteur non collimaté acquière un spectre sur l’ensemble du fût afin d’effectuer un calcul d’isotopie du plutonium et/ou de l’uranium. Par conséquent, l’activité totale du fût de déchets est la somme des activités évaluées sur chaque tranche du fût. Au total, 7 spectres gamma sont acquis par fût à caractériser. Le principe de mesure, pour chaque tranche d’un fût, est le suivant :

1. une acquisition de spectre est réalisée avec la source d’interrogation afin de déterminer l’atténuation du fût de déchets à caractériser. Cette acquisition

sert à corriger en conséquence la courbe d’efficacité permettant de remonter à l’activité du fût,

2. une acquisition de spectre est réalisée sans la source d’interrogation afin de calculer les surfaces nettes des pics d’émission. Le second détecteur, effectu-ant une acquisition sur le fût entier, fournit l’isotopie Pu du fût de déchets à caractériser.

La combinaison de la surface des pics d’émission du fût avec l’efficacité de détection corrigée de l’atténuation donne l’activité du rayonnement émis. Ensuite, l’activité des radionucléides émetteurs multi pics est déterminée avec l’activité de chaque pic d’émission de ce radionucléide. Ainsi, avec pour seule hypothèse que les « tranches » du fût à caractériser sont homogènes, cette méthode permet de s’affranchir de la sensibilité de la mesure vis-à-vis de la matrice. Cette méthode est applicable pour des radionucléides autres que l’europium 152, pour des énergies allant de 121,8 à 1408,1 keV.

La chaîne de mesure fonctionne de manière automatique dès qu’un fût est posi-tionné. Elle peut être réapprovisionnée à tout moment en fonction de la disponi-bilité du convoyeur qui a une capacité d’accueil de 10 fûts. Le fût est mis en rotation et l’acquisition démarre alors automatiquement. La figure 2.4.26 présente une photographie de ce moyen de mesure.

La mise en œuvre de cet appareil de mesure et de sa méthode associée m’a permis d’appréhender la problématique de la mesure automatisée de fûts. L’enjeu est de caractériser l’activité radiologique de chaque fût de déchets produit avec son incertitude associée. La solution optimum est de pouvoir réaliser cette car-actérisation de façon automatisée. L’appareil MADAGASCAR permet de remplir cet objectif. Toutefois, cette méthode présente une certaine lourdeur de mise en œuvre, de coût de maintenance et ne permet pas une expertise manuelle du fût si ce dernier sort du domaine de validité de l’appareil de mesure ou s’il contient de l’europium 152.

Le retour d’expérience accumulé par le fonctionnement et la mise en œuvre de MADAGASCAR permet le dimensionnement d’un nouveau moyen de mesure in-tégrant les dernières nouveautés en termes de capteur, de méthodes et surtout de robustesse de méthode, de souplesse de maintenance et de retraitement des mesures, à moindre coût. Un tel système sera basé sur la modélisation numérique adaptée au cas par cas à l’atténuation de la matrice en présence grâce à une correc-tion par source d’interrogacorrec-tion. Il s’agira d’une mesure globale du fût et non plus segmentée, ce qui aura pour avantage d’augmenter la statistique de comptage, de réduire les durées d’acquisition et d’éliminer les effets d’« ombre » de la collimation ainsi que l’étape de cumul d’activité dans les segments.

2.4 Métrologie de la spectrométrie gamma

Figure 2.4.26: Photographie de MADAGASCAR. Le « détecteur isotopie » sert à déterminer l’isotopie plutonium ou uranium présente dans le fût à caractériser. La « source d’interrogation » est liée avec le « détecteur quantification ». Cet ensemble permet la quantifica-tion des radionucléides émetteurs gamma présents dans le fût à caractériser. Les fûts suivent le chemin tracés par les convoyeurs à rouleaux