La rampe de puissance standard avec perte d’étanchéité

La rampe étudiée ici est une rampe de puissance standard ayant engendré une rupture de gaine. Le déroulement du début de l’irradiation reste similaire à celui décrit dans l’étude de la rampe sans perte d’étanchéité et ne sera donc pas plus amplement détaillé ici. La Figure 6-17 illustre le

suivi du taux de comptage total enregistré par ADONIS durant l’irradiation et au-delà tandis que les figures Figure 6-18 et Figure 6-19 se focalisent sur les premiers instants après la rupture de gaine. Les premiers signes de perte d’étanchéité apparaissent au niveau du poste de mesure environ 160 secondes après avoir atteint la puissance correspondant au palier haut avec un taux de comptage passant de 5000 cps à environ 11 000 cps en 15 secondes. Un second gain d’activité, plus intense que le premier, est enregistré 7 minutes et 30 secondes plus tard avec un taux de comptage passant de 19 000 cps à 6,57 105 cps en 54 secondes.

Figure 6-17 : Taux de comptage total en fonction du temps. Le pic identifié « 1 » fait l’objet d’un zoom en Figure 6-18.

Figure 6-18 : Taux de comptage total en fonction du temps (zoom sur l’instant de la rupture)

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

Figure 6-19 : Taux de comptage total en fonction du temps (zoom sur la zone « 1.2 »)

Les séquences « A » et « B », dans lesquelles une série de trois rebonds de période 23 secondes se distingue, sont identifiées sur la Figure 6-19. Cette période est à attribuer au temps nécessaire à l’eau pour boucler autour du crayon combustible au sein du porte échantillon. L’étude des cinétiques liées aux différents produits de fission permet d’émettre des hypothèses concernant l’origine des variations des taux de comptage observés. Ces cinétiques sont abordées plus loin dans cette section.

Afin de déconnecter la boucle, un certain nombre de rinçages sont nécessaires pour faire chuter la radioactivité de l’eau contenue dans cette dernière sous des seuils prédéfinis. La Figure 6-20 illustre l’évolution du taux de comptage total lors d’une série de trois rinçages consécutifs. Les différents rebonds au sein de ces trois séquences sont à attribuer à des variations brutales de débit et de pression au sein de la boucle.

Une analyse SINBAD du spectre gamma enregistré sur la plage temporelle correspondant à la Figure 6-18 (Figure 6-21) permet d’identifier les radioéléments ayant transité jusqu’au poste de mesure après la rupture de gaine. Si les produits d’activation les plus intenses restent détectés (19O et 56 Mn), la grande majorité des radionucléides observés sont les gaz rares de fission et les produits de fission volatiles comme l’illustre le Tableau 6-3.

Figure 6-21 : Spectre gamma enregistré sur la plage temporelle relative à la Figure 6-18

Nature Radionucléides T1/2

Principales énergies d’émission (keV)

Activation de l’eau :

18_O(n,γ)19_O

19_{O 27 s 197,1 (96%) ; 1356,8 (50%)}

Activation des alliages en acier (corrosion) : 55_Mn(n,γ)56_Mn 56_{Mn 2,6 h 846,8 (99%) ; 1810,7 (27%)} Produits de fission 85m_{Kr 4,5 h 151,2 (75%) ; 304,9 (14%)} 87_{Kr 1,3 h 402,6 (50%)} 88_{Kr 2,8 h 2392,1 (35%) ; 196,3 (26%)} 88_{Rb 17,8 min 1836,1 (22%) ; 898 (15%)} 89_{Kr 3,2 min 221 (20%) ; 586 (17%)} 89_{Rb 15,2 min 1031,9 (63%) ; 1248,1 (46%)} 90_{Kr 32 s 1118,7 (39%) ; 121,8 (35%)} 91_{Sr 9,7 h 555,6 (62%) ; 1024,3 (34%)} 99_{Mo 2,7 j 140,5 (90%) ; 739,5 (12%)} 131_{I 8 j 364,5 (81%) ; 637 (7%)} 132_{I 2,3 h 667,7 (99%) ; 772,6 (76%)}

Chapitre 6 - Suivi de ruptures de gaines sur la boucle ISABELLE 1 par spectrométrie gamma hauts taux de comptage Produits de fission 133_{I 20,9 h 529,9 (86%)} 134_{I 52,5 min 847 (95%) ; 884,1 (65%)} 134_{Cs 2,1 a 604,7 (98%) ; 795,9 (85%)} 134_{Te 41,8 min 767,2 (30%) ; 210,5 (22%)} 135_{I 6,6 h 1260,4(29%) ; 1131,5 (23%)} 135_{Xe 9,1 h 249,8 (90%)} 135m_{Xe 15,3 min 526,6 (81%)} 137_{Cs 30 a 661,7 (85%)} 137_{Xe 3,8 min 455,5 (31%)} 138_{Cs 33,4 min 1435,9 (76%) ; 462,8 (31%)} 138_{Xe 14,1 min 218,6 (56%) ; 296,5 (22%)} 139_{Xe 40 s 218,6 (56%) ; 296,5 (22%)}

Tableau 6-3 : Radionucléides identifiés dans le spectre gamma lors de la rupture de gaine. L’identification est réalisée sur la plage temporelle relative à la Figure 6-18.

Les Figure 6-22 et Figure 6-23 illustrent le suivi temporel des taux de comptage dans les pics d’absorption totale pour différents radionucléides représentatifs des produits de fission gazeux (89Kr, 137Xe, 138Xe) et volatiles (134I, 135I, 138Cs). Nous préfèrerons ici discuter de taux de comptage plutôt que d’activités volumiques au point de mesure en raison de l’inhomogénéité des concentrations circulant dans les deux circuits liée aux nombreux relâchements sur la période étudiée. En effet, le rendement de détection du poste de mesure précédemment calculé repose sur l’hypothèse d’une concentration constante dans les deux mini-tubes à la période de décroissance prêt. Il apparaît que les deux premiers relâchements indiqués « 1er relâchement » et « 2nd relâchement » sur la Figure 6-18 correspondent essentiellement à des rejets de produits de fission gazeux tandis que la proportion des taux de comptage liés aux produits de fission volatiles augmente par la suite. Ces observations apparaissent semblables à celles présentées dans les travaux [74]. Plusieurs hypothèses peuvent être avancées :

1) Une perte d’étanchéité apparaît lors du palier haut, entraînant la dépressurisation lente des vases d’expansion avec le rejet des gaz de fission accumulés dans ces derniers.

2) Un deuxième relâchement très intense apparaît lors du recul de la boucle et de la diminution de sa puissance. Ce relâchement coïncide avec la modification des conditions thermohydrauliques de la boucle. Deux scénarios peuvent être envisagés :

• Une augmentation du débit de sortie des produits de fission sans modification de la taille de la rupture.

• Une dégradation de la brèche entraînant un relâchement plus important.

Comme lors du premier relâchement, la contribution des gaz rares de fission domine. Ce rejet peut être attribué à un dégonflement majeur des vases d’expansion.

3) Au-delà du second relâchement, les pics de taux de comptage (« 1.1 », « 1.2 », « 1.3 » et « 1.4 » sur la Figure 6-18) sont principalement imputables aux produits de fission volatiles. Ces derniers coïncident également avec des modifications des conditions thermohydrauliques de la boucle (Figure 6-19). Ce rejet de volatiles semble caractéristique d’une pénétration d’eau à l’intérieur du crayon [74]. Une hypothèse est la rétractation du combustible suite à la baisse de température de ce dernier entraînant un élargissement de l’espace gaine-combustible. La pénétration d’eau dans le crayon est alors facilitée, cette quantité d’eau étant par la suite vaporisée au contact du combustible.

Figure 6-22 : Taux de comptage enregistré pour différents produits de fission gazeux et volatiles

Figure 6-23 : Taux de comptage enregistré pour différents produits de fission gazeux et volatiles (zoom sur les faibles taux de comptage)

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