Conception et tests d’un capteur ultrasonore dédié à la mesure de la pression et de la composition des gaz de fission dans les crayons combustibles

par Eric Rosenkrantz

Thèse de doctorat en Électronique, optronique et systèmes

Sous la direction de Gérard Lévêque.

Soutenue en 2007

à Montpellier 2 .

mots clés

• Acoustique
• Propagation guidée
• Transduction piézoélectrique
• Instrumentation
• Contrôle non destructif
• Traitement du signal
• Génie acoustique
• Son -- Propagation
• Instrumentation (cybernétique)
• Traitement du signal

Résumé

L'objectif de ce travail est de réaliser un capteur ultrasonore pour la mesure de la composition et de la pression des gaz de relâchement au sein des crayons à combustible des centrales nucléaires (REP). Ce travail est financé par EDF qui souhaite accroître le temps d'utilisation des crayons à combustible. Une modélisation du capteur a permis de fixer les dimensions du transducteur piézoélectrique et les caractéristiques optimales des couches de couplages acoustiques, injectant un maximum de puissance acoustique dans le gaz. De plus un traitement de données spécifique a été développé. Celui-ci a permis d'effectuer les mesures en présence du ressort de maintien des pastilles, qui gênent l'établissement des ondes stationnaires dans la cavité. Nous avons modélisé, par la méthode des sources équivalentes, la diffraction des ondes acoustiques par un ressort et montré la faisabilité des mesures de pression qui paraissaient jusque là impossible. Les mesures de la dispersion des résultats en fonctions de paramètres tels que la position, la force d'appui, ou encore l'ovalisation du tube ou l'épaisseur d'oxyde ont été effectuées. Notre étude a permis, dans une application capteur fixe, de réaliser des mesures de pression à ±1,8 bars dans la gamme 0-200 bars, et ±1 % sur la concentration de xénon

Titre traduit

Design and test of an ultrasonic sensor for pressure and composition of released fission gas measurements in PWR nuclear fuel rods

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