Brevet FR2059754A1 — publié le 19710604

i 2059754 La présente invention se rapporte à un procédé pour déceler des défectuosités dans des éléments com'busti'bles et pour identifier des éléments combustibles défectueux dans des réacteurs nucléaires refroidis à l'eau et au gaz, par dé-5 termination de l'activité de produits de fission appropriés par spectrométrie de rayons^ . On connaît déjà différents procédés pour déceler et identifier des éléments com'busti'bles défectueux dans un réacteur nucléaire. La plupart de ces procédés sont "basés sur 10 la mesure de l'activité de produits de fission déterminés dans l'agent de refroidissement primaire. Certains de ces procédés (parmi lesquels les méthodes dites "sipping" dans la littérature anglo-saxonne) ne peuvent toutefois être mis en oeuvre que lorsque le réacteur est coupé et le couvercle ouvert 15 et ne conviennent ainsi pas à une surveillance continue. La mise en oeuvre de procédés de détection et de localisation susceptibles d'être utilisés pendant le fonctionnement du réacteur présume un système de prélèvement d'échantillons approprié. Pour la détection générale d'endom-20 magements de gaines, il suffit de prévoir un point de prélèvement ou de mesure en un endroit approprié du circuit primaire; par contre, pour l'identification d'un élément combustible défectueux, il est nécessaire de procéder à un prélèvement d'échantillons à partir de différents canaux de refroidissement. 25 Dans certains réacteurs nucléaires, le problème du prélèvement d'échantillons est résolu par le fait que des conduites de prélèvement partent des différents canaux de refroidissement, conduites qui peuvent être commandées individuellement en passant par une vanne à voies multiples. 30 Une seconde condition préalable pour l'utilisa tion de tels procédés est relative à la technique de mesure. Spécialement pour l'identification d'un élément combustible défectueux, il est avantageux de mesurer des produits de fission à vie courte, car il ne s'établit alors pas dans l'eau primaire 35 un fond d'activité homogène qui rend l'identification plus difficile. Par conséquent, le procédé de mesure utilisé doit être à même de faire une discrimination entre l'activité du produit de fission recherché et le fond de rayonnement relativement important dans l'agent de refroidissement primaire* 40 Comme ce fond se compose essentiellement de BAD ORIGINAL 70 31567 2 2059754 rayonnements (3 et ""jf, une possibilité de discrimination consiste dans la mesure des neutrons retardés émis par quelques produits de fission à vie courte (spécialement e"t ^i37# Toutefois^ ce procédé n'est pas applicable à des réacteurs $2® en rai-5 son des photoneutrons formes par réaction ( ^, n)« Une seconde possibilité consiste dans la sépara~ tion, avant la mesure5 des produits de fission désirés, comme cela a lieu dans la méthode à dégazage et à précipitation utilisée pour plusieurs réacteurs® L'eau prélevée par une vanne à 10 voies multiples dans un canal ds refroidissement est pulvérisée dans un courant de gaz vecteurc Lee isotopes de produits de fission ainsi libérés des gaz nobles Kr et Xe sont envoyés à l'aide du gaz vecteur dans une chambre de séparation dans laquelle les produits à activité p des gaz de fission, en premier 15 lieu les radio-isotopes à vie courte du Rb et Cs, sont précipités sur une plaque sous l'action d'un champ électrique. Finalement, on mesure l'activité de cette plaque à l'aide d'un détecteur à scintillation® Des dispositifs convenant à cet effet sont vendus dans le commerce.» Toutefois, ce procédé de mesure 20 utilisé la plupart du temps jusqu'ici présente l'inconvénient que l'eau primaire se trouvant sous la pression de service et la température de service dans les canalisations doit être refroidie à la température ambiante et détendue avant la mesure» On a constaté maintenant que la détection de 25 défectuosités dans les éléments combustibles et l'identification d'éléments combustibles défectueux dans des réacteurs nucléaires refroidis à l'eau et au gaz est possible par spec-trométrie de rayons ssos qu'apparaissent les inconvénient . énumérés ci-dessus,, dans le cas où., selon l'invention, un dé-30 tecteur Ge (Li) à résolution élevée est disposé sur un tronçon accessible d'une canalisation primaire. La résolution élevée du détecteur Ge (Li) utilisé conformément à l'invention permet la mesure directe des activités recherchées des produits de fission, sans per-35 turbation par.d'autres radionutrides» Pour les mesures, il n'est pas nécessaire, ni de refroidir, ni de détendre l'agent de refroidissement primaire. Par conséquent, les dispositifs nécessaires à cet effet sont superflus. La canalisation primaire n'a pas besoin d'être interrompue pour les mesures.Pour 40 la détermination par spectrométrie de rayons y de l'activité BAD ORIGINAL 70 31567 3 2059754 des produits de fission, conformément au procédé selon l'invention, à l'aide d'un détecteur Ge (Li), il suffit de disposer d'un tronçon accessible d'une canalisation primaire en amont de l'installation d'épuration ; pour éviter des perturbations par 5 le rayonnement y du il est avantageux de disposer d'un temps de retard (durée d'écoulement de l'eau depuis le coeur du réacteur jusqu'à l'emplacement de mesure) de 1 à 3 minutes. Une isolation thermique entourant la canalisation n'est pas nécessaire» mais ne perturbe pas non plus les mesures tant que son 10 épaisseur ne dépasse pas quelques centimètres. Dans le cas oîi la dose de rayonnement à la paroi extérieure de la canalisation est trop élevée, il peut être nécessaire, par mise en place d'un petit blindage de plomb, de protéger le détecteur contre les surcharges par des quanta y à faible niveau d'énergie. 15 Des détecteurs Ge (Li) convenant à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention sont connus et sont décrits, par exemple, dans la revue "Electronik:" 1967» fascicule 1T0 5S page 147 et dans le prospectus Siemens n° 500.507 "Silizium- und Germaniumdetektoren", octobre 1966. 20 Pour mieux comprendre l'objet de l'invention, on va se référer au dessin annexé. La figure unique de ce dessin représente le schéma d'un dispositif de mesure conforme à l'invention. Sur cette figure, les différentes références désignent : 25 lo agent de refroidissement primaire venant de la vanne à voies multiples 2= canalisation de l'agent de refroidissement primaire 3. détecteur Ge (Li) 4» blindage de plomb éventuellement nécessaire 30 5. préamplificateur- à transistors à effet de champ 6. détecteur haute tension 7c cryostat à liquide 8» pompe ionique à piège haute tension 9. amplificateur linéaire 35 10.. analyseur de niveau d'impulsions 11. oscilloscope 12. calculateur 13- imprimante Ce schéma n'exige pas de description plus 70 31567 * 2059754 détaillées- On reconnaît immédiatement la simplification que le procédé conforme à l'invention permet, comparativement à l'état connu de la technique. La demanderesse a effectué des mesures à l'aide 5 d'un dispositif conforme à l'invention» La position de mesure était une canalisation d'agent de refroidissement primaire dans 1*espace■annulaire de l'enceinte du réacteur. La durée d'écoulement de l'eau primaire depuis le coeur du réacteur jusqu'à la position de mesure (temps de retard) s'élevait à environ 5minutes 10 Dans la gamme d'énergie comprise entre 1 et 3 MeV, on a obtenu un spectre riGhe en raies, avec une série de pics quantitativement exploitables, dont la plupart ont pu être associés aux isotopes de produits de fission à vie courte des éléments Br, Kr, Rb ainsi que J, Xe et Cs. 15 Le spectre établi à l'aide de l'analyseur à canaux multiples peut, moyennant un programme approprié, être exploité quantitativement par un ordinateur. Cela offre la possibilité d'une surveillance automatisée continue du circuit de refroidissement quant aux endommagements des gaines. En Gombi-20 naison avec une commande appropriée de la vanne à voies multiples, on peut de cette manière automatiser également l'interrogation et la surveillance des différents canaux de refroidissement,) / 70 31567 5 2059754 REVENDICATIONS lo Procédé pour déceler des défectuosités dans des éléments com'busti'bles et pour identifier des éléments com- i bustibles défectueux dans des réacteurs nucléaires refroidis à 5 l'eau et au gaz, par détermination de l'activité de produits de fission appropriés par spectrométrie de rayonsy* , caractérisé par le fait qu'on dispose un détecteur Ge (Li) à résolution élevée sur un tronçon accessible d'une canalisation primaire. 2o Procédé selon la revendication 1, carac-10 térisé par le fait que pour l'identification d'éléments combustibles défectueux, on dispose le détecteur Ge (Li) sur la canalisation partant de la vanne à voies multiples.