Bibliographie & annexes
Présentation
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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Conception des ouvrages de protection2. Évolution des concepts et des technologies
2.1 Durabilité des ouvrages
Lors de l’élaboration des premiers bétons de protection, dès le début des activités nucléaires, les efforts des ingénieurs se sont portés successivement sur :
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l’identification de substances efficaces vis-à-vis de l’arrêt des rayonnements (optimisation coût-efficacité) ;
-
la formulation de nouveaux bétons incorporant les substances sélectionnées (faisabilité) ;
-
la caractérisation de ces nouveaux matériaux en terme de performances intrinsèques (propriétés thermomécaniques pour l’essentiel).
La notion de durabilité était à l’époque (1945-1965) d’autant moins présente dans cette démarche qu’elle n’était pas encore apparue dans le domaine du génie civil et que les ouvrages réalisés, à caractère expérimental pour bon nombre d’entre eux, n’avaient pas vocation à durer au-delà de quelques décennies. Bien que très répandu dans les années 1980, le thème de la durabilité n’a pas vraiment eu d’impact sur le domaine des bétons spéciaux et l’on peut considérer que la plupart des constructions en béton de protection a été réalisée, jusqu'à la fin des années 1990, selon les règles de l’art d’origine. Depuis 1996 environ, la conjonction de trois facteurs contribue à prendre en compte la durabilité dans la conception des nouveaux ouvrages en bétons spéciaux :
-
l’exigence d’un niveau de qualité plus élevé ;
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le souhait d’augmenter la durée de vie de certaines installations au-delà de 50 ans (réacteurs électrogènes), voire au-delà du siècle (sites d’entreposage) ;
-
les possibilités techniques offertes par les nouveaux produits de l’industrie cimentière (liants et superplastifiants), par les conditions modernes de fabrication et de mise en œuvre, ainsi que par l’aboutissement des méthodes d’optimisation granulaire.
Le concepteur d’ouvrages en béton de protection peut, en outre, s’appuyer sur un référentiel de connaissances plus complet, en particulier concernant le comportement du béton en température (le comportement sous irradiation demeure en comparaison moins bien connu). Ces connaissances, en ayant des conséquences...
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Évolution des concepts et des technologies
BIBLIOGRAPHIE
-
(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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