 Réacteur d'irradiations technologiques |
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| Présentation |
Le réacteur SILENE est en exploitation depuis 1974 sur le Centre CEA de VALDUC. Le réacteur SILENE a été conçu pour répondre aux besoins liés aux études d’accidents de criticité en milieu liquide. L’utilisation du rayonnement de fuite émis lors des divergences en est maintenant la principale application. Il s’agit d’un réacteur compact dont le cœur est un cylindre annulaire de diamètre 36 cm, situé au centre d’une cellule de 19 mètres de long et 12 mètres de large. Le combustible est une solution de nitrate d’uranyle enrichie à 93% en U5. Le réacteur dispose de sa propre installation de génie chimique permettant le retraitement de la solution fissile.
Le chargement du coeur, consistant à introduire la solution fissile par pompage, est effectué juste avant l’expérience. L’excès maximal intrinsèque de réactivité est de l’ordre de 5 ß, mais le réacteur reste sous critique tant que la barre de commande, constituée d’un matériau neutrophage, reste insérée dans le canal central. La divergence est obtenue par retrait de la barre de commande, le réacteur passant ainsi d’un mode sous critique à un mode sur critique, retardé ou prompt. Durant cette phase, des phénomènes de contre réaction apparaissent, comme la création de bulles de radiolyse et l’élévation de la température, conduisant à amortir l’excès de puissance généré par le retrait de la barre de commande.
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| Performances |
La cinétique d’une divergence et les caractéristiques du rayonnement de fuite sont ajustables. Trois modes de fonctionnement sont accessibles :
- le mode palier, obtenu par asservissement en position de la barre de commande, conduit à des puissances comprises entre 0,01 W et 10 kW,
- le mode salve, obtenu par un retrait total et rapide de la barre de commande, conduit à une puissance crête de 1 GW, l’énergie maximale dans le pic étant de l’ordre de 2 1017 fissions,
- le mode libre évolution, obtenu par un retrait total et lent de la barre de commande. La cinétique fait apparaître des pseudo oscillations dues à la compétition caractéristique d’une excursion de criticité accidentelle. L’énergie maximale délivrée est de 5 1017 fissions.
En mode salve, la cavité centrale du cœur est accessible permettant l’irradiation d’échantillons de diamètre inférieur à 56 mm, ainsi soumis à un transitoire de l’ordre de 1,6 1016 n.cm-2 s-1.
Les rayonnements de fuite neutrons et gamma sont modifiables par l’interposition d’écrans autour du cœur. Il s’agit d’écrans de plomb, d’acier et de polyéthylène-cadmium. Les deux premiers réduisent considérablement la composante gamma, l’écran d’acier permettant en plus d’augmenter la composante intermédiaire du spectre neutrons, le troisième réduit la composante neutron.
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| Applications |
Les applications du réacteur SILENE sont multiples dans la mesure où le rayonnement de fuite est parfaitement représentatif de celui produit au cours d’un accident de criticité. Ainsi, le réacteur est ou a été utilisé dans les domaines suivants :
– Étude d’équations d’état
– Étude de comportement de divers matériels sous transitoire de rayonnements
– Étude de protection/atténuation (écrans, protections biologiques, …)
– Caractérisation de l’accident de criticité (phénoménologie, terme source, …)
– Radiobiologie (compréhension de l’effet rayonnement, stratégie thérapeutique à mettre en œuvre, dosimétrie biologique, …)
– Développement/mise au point de dosimétrie de criticité (SNAC, SAPHYDOSE N, …)
– Exercice annuel d’intercomparaison SPR (dosimétrie de criticité)
– Comparaison de techniques de mesures sous critiques
– Mise au point et qualification d’appareils de détection (EDAC)
– Exercices internationaux de dosimétrie de criticité (physique et biologique)
– Contribution à la formation des Ingénieurs Criticiens des Centres, qui peuvent ainsi «vivre» un accident de criticité (évolution des comptages, temps de doublement, excursion sur critique).
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