Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Dans les centrales nucléaires, le combustible est stocké dans des tubes hermétiques appelés crayons combustibles. Les éléments radioactifs confinés libèrent au fur et à mesure de leur activité un mélange d’hélium et de xénon. À ce jour, il n’existe aucun contrôle non destructif pour suivre l’évolution de la production de ces gaz de fission. Cet article présente un dispositif acoustique innovant qui permet de mesurer leur pression et leur composition, de détecter le crayon défectueux et d’aider à la prise de décision du rechargement d’un assemblage. Cet outil peut également aider à une meilleure évaluation des marges vis-à-vis du critère de sûreté correspondant.
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In nuclear power plants, the fuel is stored in sealed tubes named fuel rods. During their activity, the confined radioactive elements release a mixture of helium and xenon. To date, there exists no non-destructive testing in order to monitor the evolution of the production of these fission gases. This article presents an innovative acoustic device for measuring their pressure and composition, detecting a faulty rod and decision making concerning the reloading of a reactor. In addition, this tool is able to provide a better assessment of margins according to safety criteria.
Auteur(s)
-
Eric Rosenkrantz
-
Jean-Yves Ferrandis
-
Gérard Lévêque
-
Daniel Baron
INTRODUCTION
La consommation d'électricité dans le monde ne cesse de croître. En France, environ 80 % de l'électricité est produite à partir de l'énergie nucléaire. Dans les centrales, le combustible nucléaire est conditionné dans des tubes hermétiques, les crayons combustibles. En confinant les éléments radioactifs, les crayons constituent la première barrière biologique vis-à-vis de l'environnement. Au fur et à mesure de son activité de désintégration, après plusieurs cycles en centrale, l'uranium produit dans le tube qui le contient des gaz, essentiellement de l'hélium et du xénon. Un meilleur suivi du relâchement (mesure de la pression et de la composition) des gaz de fission pourrait permettre une optimisation de la durée d'utilisation des crayons en centrale. À ce jour, les seuls contrôles effectués sont destructifs : les crayons sont extraits des centrales, puis percés et les gaz analysés. Une mesure non destructive in situ des propriétés de ces gaz constituerait une avancée considérable dans le contrôle de la gestion des centrales.
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4. Traitement des données
4.1 Extraction de l'impédance du gaz
L'objectif des traitements de données est d'extraire l'impédance Zgaz de Zélec (7).
La première étape consiste à supprimer la partie lentement variable Z0 (f ). Elle est réalisée à partir de l'échogramme, mesuré directement (figure 10) ou obtenu par transformée de Fourier du spectre d'impédance, en supprimant le signal avant le premier écho du gaz. Le signal obtenu G (f ) Zgaz (f ) correspond à l'impédance du gaz multiplié par le gain complexe de conversion qui modifie l'amplitude, mais surtout par la phase des résonances du gaz et ce de manière imprévisible.
La seconde étape consiste à s'affranchir de la phase f0 du gain de conversion. Il y a plusieurs solutions. La plus simple consiste à prendre le module du signal filtré :
( 12 )
Un traitement plus efficace pour obtenir un signal réel et positif consiste à supprimer la phase f0 :
( 13 )
Dans le plan complexe, on constate que les résonances du gaz G (f ) Zgaz (f ) sont perpendiculaires à la réponse du système Z0 (f ) (figure 9)....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HANNUM (W.) et al - Réacteur à neutrons rapides contre déchets nucléaires. - Pour la science, p. 32-39, janv. 2006.
-
(2) - BELAUD (S.) - Énergie nucléaire : le nouvel élan. - Le journal du CNRS, (195), p. 19-27, avr. 2006.
-
(3) - OLANDER (D.R.) - Fundamental aspects of nuclear fuel elements, chapter 15, TID-26711-P1. - US Dept of Energy (1976).
-
(4) - THEVENIN (R.M.-P.), BARON (D.), PETITPREZ (B.), PLANCQ (D.) - * - CYRANO3 : the industrial PLEIADES fuel performance code for EDF PWR studies.
-
(5) - BARON (D.) et al - CYRANO 3 the EDF fuel performance code especially designed for enginneering applications. - In Water reactor fuel performance meeting proceeding, Seoul (2008).
-
(6) - JOHNSON (K.O.), COFFMAN (F.M.) - Leak detector probe for fuel rods. - Patent...
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