Développement de nouvelles méthodes de caractérisation non destructive pour des déchets radioactifs enrobés dans du bitume

par Patrick Pin

Thèse de doctorat en Physique nucléaire

Sous la direction de Bertrand Perot.


  • Résumé

    Les déchets radioactifs sont une problématique majeure de l'industrie nucléaire. L'une des étapes clef est leur caractérisation pour optimiser leur gestion : traitement et conditionnement, orientation vers le stockage définitif approprié. Ces travaux de thèse proposent une méthode d'évaluation de l'atténuation photonique à basse énergie, basée sur le continuum Compton des spectres gamma, sensible à la composition chimique du déchet. L'autre technique consiste à caractériser l'uranium grâce à ses raies X de fluorescence, induite par les émetteurs gamma présents dans le déchet. La difficulté de mesure du 241Am par spectrométrie gamma réside dans la très faible énergie de sa raie exploitable à 59,5 keV. Ce rayonnement est atténué par l'enrobé bitumineux d'une densité moyenne 1,3 et contenant des éléments chimiques très absorbants. L'estimation de cette atténuation est basée sur l'analyse du niveau du fond Compton des spectres gamma. L'uranium présent dans ces fûts, induit un signal parasite, perturbant les mesures neutroniques. La mesure de la masse d'uranium par l'auto-fluorescence X permet de corriger cette interférence. Compte-tenu des différentes causes d'erreur l'incertitude totale est de l'ordre de 50 % sur l'activité du radioélément 241Am, corrigée par la méthode d'analyse pic sur Compton. Une même incertitude est annoncée sur la masse d'uranium évaluée par auto-fluorescence X. Avec ces résultats, les deux méthodes sont retenues dans la solution de référence de "l'Unité de Tri de Marcoule". Ces techniques ne nécessitent, en outre, aucun matériel ni phase d'acquisition supplémentaire, car elles exploitent des informations déjà présentes dans les spectres gamma.


  • Résumé

    Radioactive waste are major problem of the nuclear industry. One of key point is their characterization to optimize their management : treatment and packaging, orientation towards the suited disposal. This thesis proposes an evaluation method of the low energy photon attenuation, based on the gamma-ray spectra Compton continuum, which is sensitive to the chemical composition of the waste. The other technique consists in the uranium characterization thanks to its fluorescence X-ray, induced by the gamma emitters already presents in the waste. The 241Am measurement is difficult by gamma-ray spectrometry since the low energy its main gamma-ray (59,5 keV). This line is attenuated by the bituminous mix which has an average density of 1,3 and this mix contains very absorbent chemical elements. The estimation of this low energy photon attenuation is based on the analysis of the gamma-ray spectra Compton continuum. The uranium present in the drums disturbs the neutron measurements. The uranium mass measurement by the self-induced X-ray fluorescence allows to correct this interference. Due to various causes of error, the total uncertainty is around 50 % on the activity of the radioelement 241Am, corrected by peak to Compton techniques. The same uncertainty is announced on the uranium mass measured by self-induced X-ray fluorescence. With these results, two methods are included in the "Marcoule Sorting Unit". These techniques do not require any additional material because they use information already present in the gamma-ray spectra.

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Informations

  • Détails : 147 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.137-139

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  • Cote : 0g ORSAY(2004)204

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 04 PA11 2204
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