Brevet FR2634561A1 — publié le 19900126

Procédé et dispositif de mesure en continu de l'activité alpha portée par un gaz ". L'invention concerne un procédé et un dispo- sitif pour mesurer en continu l'activité alpha portée par les gaz provenant de la désintégration du thorium, de l'uranium, du plutonium et de leurs produits en dé- coulant, en tant que différence de l'activité alpha totale portée par le gaz et de l'activité alpha portée par le gaz des familles de désintégration du radon 220 et/ou du radon 222. Pour l'évacuation de l'activité alpha avec l'air de balayage d'une unité du cycle du combustible nucléaire, il y a deux valeurs limites différentes par plusieurs ordres de grandeur: une limite supérieure pour la teneur en familles de décomposition du Rn 220 et du Rn 222, et une valeur limite plus faible pour la teneur en émetteurs alpha restants provenant de l'ura- nium, du thorium, du plutonium et de leurs produits de désintégration. En raison des valeurs limites différentes, il est nécessaire de surveiller séparément les deux teneurs de l'activité alpha totale. Pour cela, on me- sure à part l'activité des familles de décomposition du Rn 220 ou du Rn 222, et on la retranche de l'acti- vité alpha totale. Suivant la nature des matériaux traités dans les unités, il suffit de mesurer l'activité alpha de seulement l'une des deux familles de désintégration du radon. Lors du traitement du thorium et lors du retraitement de l'uranium, les nucléides de la famille de désintégration du radon-220 l'emportent sur les nucléides de la famille de désintégration du radon- 222. Lors du traitement de l'uranium naturel-, c'est l'inverse. Quelques fois, il faut aussi déterminer l'activité alpha des deux familles de désintégration. La famille de désintégration du radon-220 comprend les émetteurs alpha radon-220, polonium-216, bismuth-212 et polonium-212, la famille de désintégration du radon-222 comprend essentiellement les émetteurs alpha polonium-218, polonium-214 et polonium-210. Pour mesurer l'activité alpha des nucléides de la famille de désintégration du rador.-220 et/ou du radon-222, il est utilisé habituellement un spectromè- tre alpha ou un procédé de mesure différenciel à pseu- do-coïncidence alpha-béta (appareil de mesure ABPD). Les procédés de mesure alpha- spectrométriques connus ont l'inconvénient suivant: par suite de l'affaiblissement énergétique des parti- cules alpha sur leur chemin en direction du détecteur, le rayonnement alpha d'un nucléide est mesuré en par- tie dans un canal d'énergie plus faible que celle qui correspond à l'énergie alpha réelle du nucléide. Cela rend plus difficile l'étalonnage du spectromètre alpha et réduit la précision ou bien conduit à des durées de mesure plus longues. Un spectromètre alpha multicanaux implique des coûts élevés, notamment quand il faut utiliser des filtres de mesure de grand diamètre, par exemple de 20 cm, ce qui peut nécessiter plusieurs dé- tecteurs à semi-conducteurs. L'appareil de mesure ABPD mesure la décrois- sance alpha qui, à terme proche, se transforme en décroissance bêta. En raison des périodes courtes du polonium-212 et du polonium-214, celles-ci peuvent être utilisées de manière appropriée pour mesurer l'activité des produits formés par le radon-220 et le radon-222. Le procédé ABPD a cependant l'inconvénient suivant: sa précision de mesure est amoindrie par la décroissance alpha d'autres nucléides qui se décompo- sent pendant l'intervalle de pseudo-coincidence et sont inclus dans le comptage, ce qui diminue la limite de détection et conduit à des durées de mesure trop longues. En outre, un appareil de mesure ABPD entraîne des coûts élevés en raison de l'électronique utilisée qui est relativement compliquée. C'est pourquoi, le but de la présente inven- tion est de fournir un procédé de détermination en continu de l'activité alpha portée par le gaz prove- nant de la décomposition du thorium, de l'uranium, du plutonium et de leurs produits de désintégration, en tant que différence de l'activité alpha totale portée par le gaz et de l'activité alpha portée par le gaz provenant des familles de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222, qui permette une précision de me- sure élevée pour des faibles durées de mesure, et qui soit économique. En outre, on doit développer le dis- positif correspondant. Ce but est atteint en ce que, pour détermi- ner l'activité alpha portée par le gaz des familles de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222, les nucléides polonium-212 et/ou polonium214 sont mesurés derrière un absorbeur retenant le rayonnement alpha de tous les autres nucléides des familles de désintégra- tion du radon, et on calcule l'activité alpha portée par le gaz de la famille de désintégration du radon- 220 ou du radon-222, en déterminant de la manière ha- bituelle l'activité alpha du radon-220 et du polonium- 216 pour calculer l'activité alpha portée par le gaz de la famille de désintégration du radon-220. De cette manière, il est possible de mesurer avec précision, fiabilité et rapidenent l'activité alpha portée par le gaz des nucléides de la famille de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222 et l'activité alpha totale portée par le gaz et ainsi aussi l'activité alpha portée par le gaz provenant de la désintégration du thorium, de l'uran.ium, du pluto- nium et de leurs produits de désintégration. Un dispositif ayant fait ses preuves est constitué, pour l'essentiel, d'un compteur alpha et d'un filtre de mesure, dans lequel entre le compteur alpha et le filtre de mesure est placé un absorbeur, dont l'épaisseur est dimensionnée de telle façon que seuls les rayons alpha énergétiques de polonium-212 et/ou du polonium-214 peuvent le traverser. De manière avantageuse, l'absorbeur est exé- cuté de façon amovible, de sorte que par interposition ou non de l'absorbeur dans la chambre intermédiaire comprise entre. le compteur alpha et le filtre de mesu- re, on puisse mesurer aussi bien l'activité alpha totale portée par le gaz que les activités alpha por- tées par le gaz des nucléides des familles de désinté- gration du radon-220 ou du radon-222. La figure I représente schématiquement un circuit par blocs d'un dispositif permettant de mesu- rer séparément l'activité alpha totale portée par le gaz et l'activité alpha portée par le gaz des deux familles de désintégration du radon. La figure II représente la courbe connue en soi de perméabilité au rayonnement de Po-214 et la fi- gure III représente la portée du rayonnement alpha de Po-212 et Po-214 dans l'air en fonction de l'énergie. Le dispositif selon la figure I est consti- tué de trois unités de mesure, l'unité A étant consti- tuée du compteur alpha 4 et du filtre de mesure 5 qui mesure l'activité alpha totale portée par le gaz, tan- dis que les unités de mesure B et C mesurent, soit sé- parément, soit ensemble, les activités alpha portées par le gaz des deux familles de désintégration du ra- don (Rn-220 et Rn-222), chacune étant:onstituée d'un compteur alpha 1, 6 et d'un filtre de resure 2, 7 en- tre lesquels est intercalé un absorbeur 3, 8, l'absor- beur 3 et l'absorbeur 8 se différenciant par leur épaisseur et respectivement ne sont traversés que par le rayonnement alpha du polonium212 ou par celui du polonium-212 et du polonium-214. Les nucléides Po-212 et Po-214 sont mesurés en tant que nucléides marqueurs pour évaluer les pro- duits issus du Rn-220 ou du Rn-222. L'invention part du fait que Po-212 à l'énergie la plus élevée et Po- 214 a la deuxième plus élevée (8,78 MeV ou 7,68 MeV) du rayonnement alpha émis. Les absorbeurs 3, 8 qui absorbent tout le rayonnement alpha, sauf celui de Po- 212, ou bien celui de Po-214, sont ir.nercalés entre les filtres de mesure 2,7 et les détecteurs alpha 1, 6. Le procédé de mesure utilise le fait que le nombre des particules alpha sur la traversée d'un absorbeur reste d'abord constant et que seulement en fin de trajectoire (pour une épaisseur appropriée de l'absorbeur) tombe très vite à zéro, comme le montre l'exemple du Po-214, figure II. Selon la figure II, 100 % des particules alpha de Po-214 traversent une couche d'air de 5,6 cm. La portée R du rayonnement alpha de Po-214 atteint 6,9 cm. Selon la figure II, la portée de 5,6 cm cor- respond à une énergie de 6,7 MeV. L'absorbeur 8 peut aussi être constitué d'une couche d'air de 5,6 cm. Po- 214 peut être mesuré avec Po-212, indépendamment de tous les autres rayons alpha formés (Bi-212 a, parmi ceux-ci la plus forte énergie. Elle est de 6,34 MeV). La portée du rayonnement alpha du polonium- 212 est 8,5 cm. 100 % des particules alpha du Po-212 traversent une couche d'air de 7,0 cm (pour Po-212 sont valables en principe les mêmes conditions que celles présentées en figure II pour Po-214). L'absor- beur 3 peut aussi, par exemple, être constitué d'une couche d'air de 7,0 cm. Po-212 peut donc être distin- gué de tous les autres émetteurs alpha intervenant (y compris Po-214). Dans le cas de la famille de désintégration du radon-220, pour calculer l'activité alpha portée par le gaz, outre la mesure de l'activité du polonium- 212, il faut mesurer encore de manière classique les activités du radon-220 et du polonium-216. Le procédé selon l'invention a une sensibi- lité élevée et permet ainsi des durées courtes de me- sure. En outre, il est économique à-réaliser et ne de- mande que des frais relativement réduits d'entretien des appareils de mesure. REVENDICATIONS 1') Procédé de détermination en continu de l'activité alpha portée par le gaz provenant de la désintégration du thorium, de l'uranium, du plutonium et de leurs produits en découlant, en tant que diffé- rence de l'activité totale portée par le gaz et de l'activité alpha portée par le gaz des familles de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222, ca- ractérisé en ce que: pour déterminer l'activité alpha portée par le gaz des familles de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222, les nucléides polonium- 212 et/ou polonium-214 sont mesurés (1 à 8) derrière un absorbeur retenant le rayonnement alpha de tous les autres nucléides, puis on calcule l'activité alpha portée par le gaz de la famille de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222, en déterminant de maniè- re habituelle l'activité alpha du radon-220 et du po- lonium -216, pour calculer l'activité alpha portée par le gaz de la famille de désintégration du radon-220. 2') Dispositif de mesure de l'activité alpha portée par le gaz provenant de la désintégration du thorium, de l'uranium, du plutonium et de leurs pro- duits en découlant selon la revendication 1, constitué d'un compteur alpha et d'un filtre de mesure, caracté- risé en ce que: pour mesurer l'activité alpha portée par le gaz des familles de désintégration du radon-220 et/ou du radon-222, il est intercalé un absorbeur (3) entre le compteur alpha (1) et le filtre de mesure (2) dont l'épaisseur est choisie de telle façon que seuls les rayons alpha du polonium-212 et/ou du polonium-214 peuvent la traverser. 3') Dispositif selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que: l'absorbeur (3) peut être inter- calé de manière amovible entre le compteur alpha (1) et le filtre de mesure (2).