Contribution à l'optimisation de la purification chimique et radiochimique du fluide primaire des centrales nucléaires à eau sous pression

par Lannick Elain

Thèse de doctorat en Chimie et génie des procédés

Sous la direction de Michèle Doury-Berthod.


  • Résumé

    Le fluide primaire des réacteurs à eau sous pression est épuré en permanence au moyen d’un dispositif, composé de filtres et de déminéraliseurs garnis de résines échangeuses d’ions (REI), situé dans le circuit de contrôle chimique et volumétrique (RCV). L'étude des mécanismes de rétention des radiocontaminants par les REI implique, en premier lieu, de connaître la spéciation du fluide primaire percolant au travers des déminéraliseurs. Des calculs de spéciation théorique du fluide primaire ont été réalisés sur la base de compositions connues du fluide primaire et grâce à l'emploi d’un code de spéciation chimique adapté. Une étude complémentaire, dédiée au comportement de l'élément Ag, réputé mal extrait, suggère l’existence d'agrégats métalliques générés par la réduction radiolytique des ions Ag+. Une analyse des courbes de purification des éléments Ni, Fe, Co, Cr, Mn, Sb et de leurs principaux radioisotopes, relatives aux mises en arrêt à froid (MAF) de Fessenheim 1-cycle 20 et Tricastin 2-cycle 21, a été menée, à la lumière d’un modèle fondé sur le concept d'un couplage terme source–terme puits. Puis, une modélisation thermodynamique des phénomènes d'échange d'ions en colonne a été établie. La formation des fronts de permutation et des zones d’enrichissement prévus a été validée par des expériences d’analyse frontale de fluides synthétiques (mélanges de Ni(B(OH)4)2, LiB(OH)4 et AgB(OH)4 en milieu B(OH)3)), et de fluide réel au cours de la mise en service du dispositif pilote mini-RCV lors de la MAF de Tricastin 2. De nouveaux outils sont ainsi proposés, ouvrant la voie à une gestion optimisée des déminéraliseurs et à une interprétation plus complète du REX disponible.

  • Titre traduit

    Contribution to the optimization of the chemical and radiochemical purification of pressurized water nuclear power plants primary coolant


  • Résumé

    The primary coolant of pressurised water reactors is permanently purified thanks to a device, composed of filters and the demineralizers furnished with ion exchange resins (IER), located in the chemical and volume control system (CVCS). The study of the retention mechanisms of the radiocontaminants by the IER implies, initially, to know the speciation of the primary coolant percolant through the demineralizers. Calculations of theoretical speciation of the primary coolant were carried out on the basis of known composition of the primary coolant and thanks to the use of an adapted chemical speciation code. A complementary study, dedicated to silver behaviour, considered badly extracted, suggests metallic aggregates existence generated by the radiolytic reduction of the Ag+ ions. An analysis of the purification curves of the elements Ni, Fe, Co, Cr, Mn, Sb and their principal radionuclides, relating to the cold shutdown of Fessenheim 1-cycle 20 and Tricastin 2-cycle 21, was carried out, in the light of a model based on the concept of a coupling well term–source term. Then, a thermodynamic modelling of ion exchange phenomena in column was established. The formation of the permutation front and the enrichment zones planned was validated by frontal analysis experiments of synthetic fluids (mixtures of Ni(B(OH)4)2, LiB(OH)4 and AgB(OH)4 in medium B(OH)3)), and of real fluid during the putting into service of the device mini-CVCS at the time of Tricastin 2 cold shutdown. New tools are thus proposed, opening the way with an optimised management of demineralizers and a more complete interpretation of the available experience feedback.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XV-308 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 193 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 62782
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