Brevet FR2099682A1 — publié le 19720317

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la concentration d'activité de produits radio-actifs de fission et de corrosion dans des circuits primaires de refroidissement d'installations de réacteurs nucléaires. De telles mesures 5 sont absolument nécessaires au contrôle du fonctionnement du réacteur, notamment pour surveiller les détériorations éventuelles des éléments combustibles ainsi que les phénomènes de corrosion. Il était 'jusqu'à présent usuel de prélever des éprou-vettes du réfrigérant à des emplacements déterminés du circuit 10 du réacteur et de mesurer leur activité en laboratoire au moyen d'un spectromètre gamma, cela après une" préparation chimique appropriée. Cette technique présenté dans la réalisation pratique line série d'inconvénients. C'est ainsi qu'il est difficile de prélever sans pertes de gaz des éprouvettes dans les canalisations sous pres-15 sion on risque en outre des irruptions de gaz dans l'air ambiant ains-t que la contamination de l'entourage des points de prélèvement par du réfrigérant actif. Ces procédés exposent parfois aussi à une charge de rayonnement notable le personnel effectuant le prélèvement. A ces inconvénients s'ajoutent l'impartant travail que nécessitent 20 des analyses de ce genre et les possibilités "d'erreurs liées aux opérations manuelles. L'invention a pour objet un dispositif de mesure -qui évite ces difficultés et avant tout le prélèvement d'éprouvettes. Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il comporte, 25 en dérivation sur le circuit primaire, un système tubulaire continu qui renferme des soupapes d'arrêt et de réduction de pression, des réservoirs de dégazage et des filtres et dont le"contenu, en écoulement ou stationnaire, peut faire l'objet de mesures en différents points dudit; système à l'aide d'un détecteur à rayons 30 gamma de haute résolution, par exemple m détecteur à semi-conducteur Ge(Li), déplaçable popr desservir ces.divers points. . Dans ces conditions, le réfrigérant du réacteur reste toujours à l'intérieur de trajets tubulaires fermés et le rayonnement se mesure à travers la paroi des tubes correspondants« Cela 35 nécessite, d'une part, l'utilisation d'un détecteur gamma de haute résolution connu en soi, par exemple un détecteur au Ge(Li), en liaison avec un analyseur à plusieurs canaux et, d'autre part, un emplacement de mesure bien accessible situé de préférence dans un laboratoire ou à proximité immédiate de celui-ci. La seconde de 40 ces conditions n'est cependant pas absolument nécessaire, car la 71 27769 2 2099682 transmission des valeurs de mesure ne présente pas de difficultés et une commande à distance de soupapes et de détecteurs ne pose également pas de problème technique particulier. Il convient par contre, dans tous les cas, de constituer, par rapport au eir-5 cuit primaire proprement dit du réfrigérant et à l'aide de canalisations tubulaires, une dérivation dans laquelle ne s'écoule qu'une fraction du réfrigérant en circuit. Le dessin annexé, représentant schématiquement tin exemple non limitatif de réalisation d'un tel système de dérivation, fera mieux comprendre l'invention 10 ainsi que les possibilités et avantages techniques de mesure offerts par elle. Le réfrigérant considéré est l'eau, mais le procédé est bien entendu applicable aussi, par adaptation appropriée, à d'autres réfrigérants, liquides ou gazeux. Le circuit primaire est représenté par la ligne 15 en trait mixte PK, La dérivation N, en parallèle sur celui-ci, renferme deux soupapes d'arrêt VI et V2 pouvant aussi être établies en soupapes à plusieurs voies. Il existe en outré, comme représenté, un circuit intermédiaire Z comprenant une soupape d'arrêt V3, un réservoir de dégazage E, un filtre mécanique MF 20 ainsi qu'un filtre à iode JF, une pompé P et les jonctions tubulaires entre ces divers éléments. Les emplacements, bu points, de mesure du détecteur, déplaçable sur une voie, sont désignés par les références Dl, D2 et D3. On va exposer ci-dessous le mode d'exécution des 25 mesures au moyen de ce dispositif. Pour opérer sur les radionuclides, qui constituent la part principale des produits, on amène le détecteur à la position Dl. Les mesures peuvent s'effectuer à des intervalles de temps réguliers ou-adaptés au but de la1 mesure. Si le tèmps d'écou-30 lemênt du réfrigérant* du coeur du réacteur jusqu'àl'emplacement de mesuré, est; de 5 à 10 minutes, on peut encore détecter des radionuclides d'une période de demi-transformation dé l'ordre de 1 minute-. On relie à cet effet le' détecteur gamma à linanalyseur à' plusieurs canaux non réprésenté. Le fonctionnement' de cèdernier 35 étant connu, il n'est pas nécessaire d'y revenir ici. " Pour'mesurer la concentration d'activité dé' radionuclides de forte longévité, tels par exemple que ï 131, I 133, Xe 133» Xe 135» on ferme les deux soupapes VI, V2, ce qui interrompt 1'écoulement dans la dérivation N. Après l'amortissement 40 des radionuclides de faible longévité, on recherche dans le tron 71 27769 3 2099682 çon intermédiaire entre les deujjéoupapes, à l'aide du détecteur en position Dl, les radionuclides de plus grande durée de vie qui subsistent. L'épaisseur de paroi de la conduite N, et également celle des conduites Z, peut être de quelques millimètres, en cas 5 d'emploi d'acier, en sorte que le réfrigérant puisse s'y trouver sous sa pression de fonctionnement normale. Les gaz de fission éventuels restent donc dissous, ce qui garantit une mesure représentative pour l'ensemble du système. Le diamètre que doit avoir la conduite dépend de l'activité du réfrigérant : il peut être pe-10 tit en cas de forte activité et grand en cas d'activité seulement très faible, en vue d'une bonne utilisation de la sensibilité du détecteur. Cette adaptation des sections tabulaires peut s'effectuer d'un cas à l'autre, mais il est aussi possible^par construction, de mettre en service différentes sections sans ouvrir le sys-15 tème tubulaire : la réalisation d'une telle mesure de construction ne nécessite aucun effort inventif particulier. Une adaptation à l'activité, variable avec le temps, du réfrigérant peut aussi être obtenue par l'interposition, entre la conduite et le détecteur, de collimateurs au plomb appropriés ayant pour 20 rôle d'extraire une plus ou moins grande section du rayonnement du réfrigérant. Dans les réacteurs nucléaires à éléments combustibles exempts de défauts et de souillure, on peut mesurer en la position ci-dessus les activités non seulement de produits de 25 fission mais aussi de produits de corrosion. Si les: éléments combustibles présentent au contraire des .défauts, les activités de produits de fission l'emportent dans le réfrigérant primaire à un point tel que, même si l'on utilise un détecteur à semi-conducteur, les activités de produits de corrosion ne sont mesurables 30 qu'après line séparation chimique ou un temps d'amortissement relativement long pouvant se compter par jours ou par semaines. La boucle Z permet d'éliminer ces difficultés. Après détente à la pression atmosphérique par l'effet de la soupape V3, le réfrigérant primaire est débarrassé, dans le dégazeur E, des gaz de fis-35 sion, qui sont ensuite dirigés vers le système d'échappement ou en cas de besoin vers une installation collectrice spéciale. On utilise un gaz de balayage qui est par exemple l'azote. L'eau traverse ensuite un filtre mécanique MF qui en sépare les matières en suspension. Après dégagement du filtre au moyen d'un'dispositif 40 rotatif ou poussant, on détermine l'activité desdites matières à 71 27769 4 2099682 l'aide du détecteur gamma en position D2. On peut ensuite retirer le filtre lui-même si l'on veut procéder à d'autres recherchas chimiques ou radiochimiques. On fait encore passer le filtrat sur un filtre à iode sélectif, par exemple un échangeur d'a-5 nions ou une cartouche d'argent, afin d'éliminer les activités d'iode, qui perturberaient les autres mesures. En position D3, on mesure l'activité des produits de corrosion dissous restant dans l'eau. Afin d'éviter de longs temps de mesure en cas de faibles activités de ces produits de corrosion, on peut aussi utiliser 10 un enrichissement sélectif, par exemple à travers des filtres spécialement préparés. L'eau sortant de la mesure peut faire retour à la dérivation N par la pompe P. Mais étant donné la faible activité résiduelle à laquelle il faut s'attendre, il est souvent possible de la diriger par la conduite A vers le système d'eaux 15 usées. On ne peut que difficilement opérer une mesure directe de la manière précitée s'il s'agit de détecter des radionuclides de très faible concentration d'activité, par exemple des radionuclides Np 239. On prélève alors à travers la soupape PE une éprouvette d'eau dégazée, si bien que l'on évite dans cette opé-20 ration aussi tout risque de sortie de gaz. La position D4 du détecteur permet des mesures d'étalonnage d'après un rayonnement type S. Le détecteur en cette position est également disponible pour d'autres mesures d'activité par spectrométrie t*qui sont sans rapport direct avec l'acti-25 vité du réfrigérant. Un tel dispositif permet une automatisation poussée des mesures. En même temps, pour mieux utiliser les détecteurs, on peut aussi disposer plusieurs circuits de dérivation N et Z de ce genre sur lesquels on effectue les mesures avec le 30 même détecteur, mais qui, de par les flux d'écoulement, temps de séjour et assortiments de filtres, servent à la détermination d'activités de genres différents. Le détecteur est relié à un analyseur à plusieurs canaux déjà mentionné. Les spectres gamma fournis par celui-ci 35 sont exploitables avec une très grande rapijdité à l'aide d'un programme de calculateur approprié. On s'assure ainsi un bon contrôle d'éléments combustibles et de circuits primaires de réfrigérant sans charge appréciable de rayonnement pour le personnel de service, car, excepté seulement aux positions de me-40 sure, toutes les conduites sont bien entendu munies d'une en 71 27769 5 2099682 veloppe de protection contre le rayonnement. L'invention n'est naturellement pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit : on peut au contraire concevoir d'autres agencements des systèmes de dérivation tabulaires sans sortir pour autant du cadra de celle-ci.,. 71 27769 6 2099682 REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la concentration d'activité de produits radio-actifs de fission et de corrosion dans des circuits primaires de refroidissement d'installations de réac- 5 teurs nucléaires caractérisé par le fait qu'il comporte, en dérivation sur le circuit primaire, un système tubulaire continu qui renferme des soupapes d'arrêt et de réduction de pression, des réservoirs de dégazage et des filtres et dont le contenu, en écoulement ou stationnaire, peut faire l'objet de mesures en différents 10 points dudit système à l'aide d'un détecteur de rayons gamma de haute résolution, par exemple un détécteur à semi-conducteur Ge(Li), déplaçable pour dasservir ces divers points. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'aux divers points de mesure, le système tubulaire 15 est adapté en volume à la zone d'activité attendue ainsi qu'à la sensibilité du détecteur. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le système tubulaire1 est formé d'une branche continue isolable par des soupapes et d'une 20 branche parallèle allant d'une soupape à l'autre et renfermant une soupape réductrice de pression, un réservoir de dégazage, un filtre mécanique, tin ou plusieurs filtres sélectifs, l'un par exemple à iode, ainsi qu'une pompe. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractéri-25 sé par le fait que des emplacements de mesure sont ménagés près de la branche continue, du filtre mécanique, des filtres sélectifs ainsi qu'on aval de ces derniers ou à certains de ces endroits seulement et le détecteur gamma est déplaçable sur une voie, directement ou par télécommande, d'un emplacement de mesure à un autre 30 et s'enclenche là dans des organes de maintien préréglés. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le détecteur gamma déplaçable est constamment relié à l'amplificateur et à l'analyseur. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé 35 par le fait qu'un rayonnement type est disponible près de la voie du détecteur gamma en vue du réajustage rapide du dispositif de mesure .