Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Pascal BOUNIOL : Ingénieur au Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA/SACLAY)
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’emploi de béton, ordinaire ou spécial, demeure une solution généralement retenue lorsqu’il s’agit de mettre en place une protection contre les rayonnements sur une grande envergure, avec ou sans rôle de structure. De fait, les applications des bétons de radioprotection dépassent largement le cadre des réacteurs nucléaires puisque ces matériaux sont utilisés dans des installations aussi variées que les usines de retraitement, les sites d’entreposage, les accélérateurs de particules, les centres hospitaliers (imagerie et thérapie à base d’irradiation), les centres d’ionisation alimentaire, etc.
Parmi les applications nucléaires du béton, la protection contre les rayonnements est l’une des plus importantes, après l’édification de structures (enceinte de réacteurs et autres installations nucléaires de base) et devant le confinement de la radioactivité (matériau de remplissage ou de conteneurisation pour les déchets dans les centres de stockage).
L’intérêt du béton vis-à-vis de la radioprotection résulte d’un ensemble original de propriétés que ne présente aucun autre matériau. Son caractère composite autorise de très grandes variations de composition en fonction des performances exigées. Les constituants de base sont, sauf exception, facilement disponibles et de coût modéré. Enfin, il existe généralement un bon compromis entre les propriétés mécaniques et les propriétés d’atténuation.
Depuis une vingtaine d’années, diverses avancées conceptuelles et technologiques ont été réalisées dans le domaine des bétons de génie civil. Elles s’avèrent, en grande partie, transposables aux bétons de protection. Il s’agit :
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de l’émergence de la notion de durabilité qui s’intéresse au maintien des performances dans la durée, dans l’intention de prolonger la vie de certains ouvrages ;
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des nouvelles méthodes de formulation, basées sur l’optimisation du squelette granulaire et sur la technologie des adjuvants, permettant la mise en œuvre de bétons de plus en plus compacts et durables.
Tout en intégrant cette actualité, l’article présente les bases nécessaires à la prescription des bétons de protection, ainsi que les aspects typologiques et technologiques qui leur sont associés. Il consacre une large place aux propriétés intrinsèques des bétons de protection et aborde le comportement dans les conditions spécifiques de l’irradiation et de la température. Concernant la fabrication du béton et l’exécution des ouvrages, on se reportera en particulier à la rubrique Béton hydraulique du traité « Construction ».
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- Version courante de sept. 2021 par Pascal BOUNIOL
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Évolution des concepts et des technologies1. Définition et champ d’application des bétons spéciaux de protection
Dans l’industrie nucléaire, les bétons spéciaux désignent un ensemble de matériaux variés permettant l’arrêt ou l’atténuation de différents types de rayonnements en vue d’assurer une protection biologique ou d’éviter la criticité. Ces matériaux, directement dérivés des bétons ordinaires, se caractérisent par la présence d’un ou plusieurs ingrédients spécifiques selon la protection souhaitée. Les produits utilisés viennent en substitution ou en addition aux ingrédients classiques et concernent, le plus souvent, le constituant majoritaire du béton, c’est-à-dire le granulat.
Deux grandes familles de bétons se rencontrent, correspondant aux deux fonctions primaires recherchées :
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les bétons lourds, utilisés pour la protection contre les rayonnements photoniques de type X et γ, nécessitant une densité élevée ;
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les bétons neutrophages, utilisés pour la protection contre les neutrons et le risque de criticité, nécessitant une forte proportion d’éléments légers.
Dans le cas de rayonnements mixtes gammas + neutrons (réacteurs), on utilise des bétons hybrides comportant simultanément des éléments lourds et légers. Quant à la protection contre les particules chargées, parfois recherchée (accélérateurs), elle revient à résoudre un problème de protection contre les rayonnements X ou les neutrons émis secondairement, l’arrêt des particules initiales s’effectuant sur une très courte distance.
Les bétons spéciaux de protection ne diffèrent pas fondamentalement des bétons ordinaires, en particulier par leur architecture interne, la nature et le dosage des ciments utilisés. Ils peuvent en outre accueillir un réseau d’armatures en acier (béton armé) de façon à améliorer la résistance aux sollicitations mécaniques. Dans ces conditions, l’emploi d’un béton spécial au lieu d’un béton ordinaire semble essentiellement motivé par la nécessité de réduire l’épaisseur des ouvrages pour un taux de protection comparable. Le surcoût consenti peut en outre résulter de l’avantage procuré par un constituant spécial vis-à-vis d’une propriété secondaire importante (comportement en température le plus souvent). À travers les différents exemples d’utilisations...
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Définition et champ d’application des bétons spéciaux de protection
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SEDRAN (T.), DE LARRARD (F.), ANGOT (D.) - Prévision de la compacité des mélanges granulaires par le modèle de suspension solide - . Bull. liaison Labo. P. et Ch. 194 nov.-déc. 1994 pp. 59-86.
-
(2) - CEA-IPSN - Catalogue des matériels et équipements normalisés (catalogue PMDS des centres nucléaires) ; Tome 1 : Écrans de protection contre les rayonnements ionisants - . 1992 Éditions techniques pour l’automobile et l’industrie, Boulogne-Billancourt.
-
(3) - JAEGER (R.G.), coll - Engineering Compendium on Radiation Shielding - . Vol. I, II et III. 1968-1975, Springer-Verlag, New York.
-
(4) - ROCKWELL (Th.) - Reactor Shielding Design Manual - . USAEC Report TID-7004, mars 1956, U.S. Government Printing Office, Van Nostrand Co.
-
(5) - BAUR (A.) - Protection contre les rayonnements ; aspects physiques et méthodes de calcul - . 1985, Commissariat à l’Énergie Atomique.
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