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 :
-
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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Phénomènes induits par l’irradiation et la température5. Propriétés des bétons spéciaux
5.1 Propriétés d’atténuation
L’atténuation des rayonnements par le béton est la conséquence de leur interaction avec les atomes constitutifs. Pour une épaisseur donnée du matériau, l’ampleur de cette atténuation dépend donc étroitement de la composition chimique du milieu traversé, avec une sensibilité d’autant plus grande qu’il y a coexistence entre éléments « légers », « intermédiaires » et « lourds ». Dans la mesure où la teneur des granulats naturels en éléments spécifiques de l’atténuation peut varier dans d’énormes proportions, la valeur des coefficients relatifs aux différents types de béton n’est donnée qu’à titre indicatif.
Compte tenu des enjeux de la radioprotection, les calculs d’atténuation doivent toujours être exécutés à partir des caractéristiques réelles des bétons.
5.1.1.1 Coefficients d’atténuation
L’atténuation traduit la diminution du nombre de photons d’énergie E après traversée d’un milieu absorbant. Pour une énergie donnée, le coefficient d’atténuation linéique du béton peut être calculé, connaissant sa composition chimique élémentaire et sa masse volumique. La méthode est illustrée par le tableau 12 avec les exemples du béton standard et du béton lourd à l’hématite 1. À partir des coefficients massiques d’atténuation des éléments (µ/ρ), disponibles pour diverses énergies ...
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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.
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(5) - BAUR (A.) - Protection contre les rayonnements ; aspects physiques et méthodes de calcul - . 1985, Commissariat à l’Énergie Atomique.
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