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Enhancing Nuclear Safety


Research

Theses in progress

Evaluation of medium-term releases in a serious accidental situation in a pressurized water reactor: experimental study of the re-volatilization of fission product deposits (Cs, I, Ru)


Host laboratory: ​​​Environment and Chemistry Experimental Research Laboratory (L2EC)

Beginning of the thesis: October 2014

Student name: Dorel Obada


Subject description

Pour évaluer les conséquences radiologiques sur l’homme d’un rejet de matières radioactives dans l’environnement lors d’un accident grave de réacteur à eau pressurisée, l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire dispose d’outils de calculs permettant de simuler l’ensemble du déroulement d’un accident.

L’une des difficultés dans la mise en oeuvre de ces outils est principalement le manque de données expérimentales relatives au phénomène de revaporisation de matières radioactives. La revaporisation depuis les surfaces contaminées du circuit primaire est en effet susceptible de contribuer à un rejet différé de matières radioactives, notamment pour l’iode, le césium et le ruthénium. Plusieurs facteurs pouvant potentiellement favoriser ce phénomène ont été identifiés, mais les données expérimentales actuellement disponibles sont souvent incomplètes ou obtenues dans des conditions peu représentatives d’une situation accidentelle.

Cette étude porte sur des essais à effets séparés de revaporisation ou de revolatilisation de dépôts d’iode et de césium sur des surfaces représentatives des matériaux présents au sein du circuit primaire (aciers inoxydables et alliages inconel). La première étape consistera à générer des dépôts de CsI et CsOH représentatifs en prenant compte de l’état d’oxydation des aciers. Ces dépôts seront caractérisés à l’aide de techniques d’analyse de surface comme l’XPS, ou l’EPMA. La revaporisation de ces dépôts sera étudiée par thermogravimétrie jusqu’à des températures de 1000 °C et sous des atmosphères oxydante ou réductrice afin d’en suivre la cinétique de relâchement. Des essais couplés à des techniques appropriées (spectroscopie optique, collecte des aérosols) permettront de déterminer plus précisément les espèces relâchées.

Ces données expérimentales seront comparées aux données disponibles dans la littérature afin de proposer une première modélisation de ce phénomène en prenant en compte explicitement les conditions de température et de pression du circuit primaire d’un réacteur à eau pressurisée en conditions d’accident grave, ainsi que les modifications chimiques de surface induites par les molécules de la phase gazeuse.


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