D´ ebit d’´ equivalent de dose ambiant

L’´etape dans l’unit´e de retraitement la plus radioactive est bien entendu l’extraction du sel combustible avant d’entrer dans l’unit´e de retraitement. La figure 4.4 repr´esente l’´evolution du d´ebit d’´equivalent de dose ambiant `a 1 m`etre de l’´echantillon de sel com-bustible pour diff´erentes ´etapes du proc´ed´e de retraitement. Rappelons que pour ce calcul, nous ne consid´erons pas les rayonnements alpha ni b´eta, mais seuls les rayonne-ments gamma. Dans cette figure, l’origine des temps de chaque courbe d´esigne l’instant

82 kW 40 l/j Surgénération 260 g/j d'U (635 ppm de 232U) Ln 2O 3 Th, Li, F Fissile initial Coeur 18 m3 950-1100 K 77,5% LiF 22,5% NL 900 W Contrôle du sel: Réactivité Th, Li, F 40 l/j 0,4 l/j 39,6 l/j Th, Li, F 99% U, Np 90% Pu U, Np, Pu U Couverture fertile 7,7 m3 77,5% LiF 22,5% Th₄ Contrôle redox 3 kW Contrôle redox 100 W 100 kW 77 kW 57 kW 130 W 7 kW 7 kW 38 kW 6 kW 1 W 6 kW 6 kW 6 kW

Figure 4.3: Repr´esentation des d´egagements de chaleur dans l’unit´e de retraitement pyrochimique

o`u d´ebute l’´etape proprement dite. Par cons´equent, l’origine de la courbe repr´esentant le sel de coeur est l’instant de l’extraction du sel, l’origine de la courbe repr´esentant le sel apr`es l’extraction des actinides pr´esente donc un d´ecalage de 2 heures. L’origine de la courbe repr´esentant le sel apr`es l’extraction des lanthanides est quant `a elle d´ecal´ee de 20 heures. Sur ces courbes, nous n’avons repr´esent´e que le cas o`u il n’y aurait pas de refroidissement du sel combustible comme pr´econis´e dans le paragraphe pr´ec´edent. L’influence du refroidissement est pr´esent´e dans la suite.

Sur la figure 4.4, nous n’avons pas r´epr´esent´e le sel apr`es fluoration puisque la courbe correspondante est quasiment confondue avec la courbe repr´esentant le sel d’extraction. Nous voyons que les lanthanides sont les ´el´ements responsables de la majorit´e du d´ebit d’´equivalent de dose ambiant. Nous nous attendons donc `a un d´ebit de dose important dans la nappe de bismuth charg´ee d’extraire les lanthanides ainsi que dans la nappe de chlorure.

Rappelons que les courbes de la figure 4.4 sont normalis´ees `a 1 cm<sup>3</sup> de sel, or nous avons vu au d´ebut de ce chapitre que le d´ebit d’´equivalent de dose est proportionnel `a l’irradiation gamma et donc `a la quantit´e de mati`ere. Dans le cas nominal, il est pr´evu de retraiter environ 40l de sel par jour. Comme le d´ebit d’´equivalent de dose ambiant est proportionnel `a la quantit´e de mati`ere, il faut multiplier par 40 000 les r´esultats de la courbe 4.4 pour avoir le d´ebit d’´equivalent de dose ambiant pour l’ensemble de la quantit´e de sel pour le retraitement. Cependant l’auto-protection due au volume de sel devrait r´eduire ce facteur : une partie du rayonnement de basse ´energie est absorb´ee par le sel lui-mˆeme s’il se pr´esente sous une forme assez compacte. Un calcul exact demanderait de connaˆıtre la g´eom´etrie pr´ecise de chaque ´etape de l’unit´e de retraitement

Nous avons calcul´e le spectre gamma d’1 cm3 de sel combustible avec ou sans refroidissement. Les spectres sont repr´esent´es dans la figure 4.5.

Sur la figure 4.5, nous voyons que le gain, dˆu `a 1 jour de refroidissement, semble ˆ

10 100 103 104 105 106 107

Temps (secondes) 0.01

1 100

Debit de dose ambiant (mSv/h)

Sel de coeur

Sel apres l’extraction des actinides (décalage 3 heures)

Sel apres l’extraction des lanthanides (décalage 20 heures)

Résidu de fluoration (décalage 1 heure)

Figure 4.4: Evolution du d´ebit de dose ambiant `a proximit´e de 1 cm3 de sel, chaque origine des temps correspond au temps d’arriv´ee du sel dans l’´etape consid´er´ee.

0 1000 2000 3000 4000 1013 1014 1015 1016 1017

Emission gamma (coups par seconde)

Energie (en MeV)

(a) Spectre gamma du sel de coeur

0 1000 2000 3000 4000 1013 1014 1015 1016 1017

Energie (en MeV)

Emission gamma (coups par seconde)

(b) Spectre gamma du sel de coeur apr`es

1 jour de refroidissement

seconde de gamma d’´energie sup´erieure `a 2,5 MeV chute drastiquement apr`es un jour de refroidissement. Nous r´esumons les valeurs obtenues dans le cas d’un calcul `a 1 m`etre de distance avec ou sans ´ecran de protection constitu´e de 15 cm de plomb dans le tableau 4.4 pour 40 litres de sel combustible dans les diff´erentes ´etapes de l’unit´e de retraitement. Les r´esultats pr´esent´es dans ce tableau montre que le d´ebit d’´equivalent de dose ambiant reste comparable au zonage EPR grˆace `a un ´ecrantage des rayonnements gamma tout `a fait raisonnable. Il n’y a en effet dans ce tableau (colonne correspondant `

a la protection) aucun d´ebit d’´equivalent de dose ambiant sup´erieur `a 100 mSv/h grˆace aux 15cm de plomb de protection. Nous voyons aussi sur ce tableau que le gain du refroidissement est important et qu’il parait judicieux de laisser l’inventaire `a retraiter se refroidir pendant une journ´ee avant de le retraiter. Si nous traitons 40l de sel par jour, il y a alors au total 80l `a l’ext´erieur du coeur : 40 qui sont effectivement dans l’unit´e de retraitement et 40 autres qui attendent pour laisser la radioactivit´e diminuer quelque peu.

Emplacement dans Sans refroidissement (mSv/h) Apr`es 1 jour de refoidissement

l’unit´e de retraitement Sans protection 15cm de Pb Sans protection 15cm de Pb

Extraction du sel de coeur 3,6.107 84 2,2.107 39

R´esidu fluoration du sel de coeur 3,7.105 0,20 2,8.105 0,16

Sel apr`es la fluoration 3,5.107 84 2,1.107 38

Bain de bismuth (extraction Ac) 2,1.106 11 2,0.106 11

Sel apr`es l’extraction des Ac 3,2.107 73 1,9.107 28

Bain de bismuth (extraction des Ln) 1,5.105 0,28 5,2.104 4,2.10−2

Sel Chlorure et hydrolyse 1,1.107 20 3,5.106 2,4

Sel “final” 2,2.107 53 1,6.107 25

Extraction sel de couverture 2,6.106 5,0 2,4.106 4,6

Table 4.4: D´ebit d’´equivalent de dose `a un m`etre des inventaires sans et avec protec-tion. Les d´ebits de dose sont exprim´es en mSv/h pour un retraitement en 450 jours du coeur (soit 40l de sel)

Lorsque ces 40 litres de sel sont d´epourvus des actinides et des lanthanides, le tho-rium 231 pr´esent dans le sel est responsable d’un d´ebit d’´equivalent de dose ambiant de 1,76 Sv/h `a un m`etre de distance si on consid`ere le sel nu et ponctuel. Par contre, si on consid`ere ce mˆeme sel, contenu dans une enceinte de 15 cm en plomb, on trouve alors un d´ebit d’´equivalent de dose ambiant de 4µSv/h, ce qui correspond `a un zonage vert d’apr`es la classification EPR. Ces d´ebits d’´equivalent de doses repr´esentent la dose minimale puisque le retraitement chimique ne permet pas d’extraire le Th-231 du sel combustible.

Nous voyons, au vu de ces valeurs, que seules les deux premi`eres ´etapes du re-traitement seraient class´ees en zone orange selon la classification de zonage E.P.R. La quasi-totalit´e du reste de l’unit´e de retraitement serait class´ee en zone verte. En ra-joutant les protections ad´equates (quelques centim`etres de plomb), les radiations sont alors plutˆot faibles.

Insistons sur le fait que les d´ebits d’´equivalent de dose calcul´es ne correspondent qu’`a l’inventaire pr´esent dans les diff´erentes parties du retraitement et qu’ils ne prennent

pas en compte toutes les perturbations (produits d’activation par exemple). Cependant, nous voyons que les d´ebits ne sont certainement pas r´edhibitoires, et que les protections n´ecessaires ne sont pas d´emesur´ees.