Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Absorption neutronique“

Pendant l'exploitation d'un Réacteur à Eau Pressurisée (REP), la maîtrise de la teneur en bore constitue un enjeu de sûreté majeur. En raison de sa section efficace de capture significative pour les neutrons thermiques, le bore-10 (¹⁰B) est injecté dans le fluide primaire afin de compenser les variations de la réactivité résultant de l'usure du combustible et des oscillations xénon. Un dispositif appelé "boremètre" est installé pour surveiller en continu la teneur en bore durant l'exploitation des tranches. Le fonctionnement du boremètre repose sur la technique de mesure dite par "atténuation et absorption neutronique". Une source de neutrons (de type Am-Be ou ²⁵²Cf) émet des neutrons rapides qui interagissent avec le fluide boré. Après thermalisation, une partie de ces neutrons est capturée par le ¹⁰B selon la réaction (n, α) tandis que le reste est mesuré par un détecteur de neutrons dédié à cet effet. Ainsi, le taux de comptage mesuré (en coups/s), est représentatif de la teneur en bore contenue dans le fluide (en ppm). Une faible concentration en bore entraîne une moindre absorption des neutrons par le fluide, augmentant ainsi le comptage, et inversement. Cette méthode de mesure établit donc une anticorrélation entre la concentration en bore et le comptage mesuré. Le Retour d'EXpérience (REX) concernant la mesure du bore en réacteur, initialement assurée par le boremètre REN (installé au niveau du circuit d'échantillonnage nucléaire), permet de dégager des anomalies fréquentes induisant des indisponibilités récurrentes. La non-redondance de cette ligne de mesure a conduit l'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) à prescrire l'installation d'un dispositif redondant sur la ligne de décharge du circuit de contrôle chimique et volumétrique : le boremètre RCV. La mesure de la concentration en bore en réacteur s'avère complexe pour deux raisons principales. Tout d'abord, il est nécessaire de quantifier des faibles variations de cette concentration, de l'ordre du ppm. Ensuite, les variations des paramètres thermohydrauliques, comme la température et le débit, induisent des perturbations de la mesure. L'objectif principal de cette thèse est d'élucider les phénomènes physiques régissant la mesure du bore en réacteur, dans le but de concevoir un boremètre innovant offrant une performance de mesure optimisée en temps réel. Pour atteindre cet objectif, trois axes de recherche ont été explorés. Le premier axe porte sur l'étude et l'optimisation du boremètre RCV. Le deuxième axe se concentre sur la compréhension des phénomènes physiques influençant la mesure du bore. Enfin, le troisième axe examine la faisabilité de l'implémentation d'une nouvelle instrumentation de type boremètre au niveau du circuit primaire (RCP). Ce dernier volet, bien que présentant de nombreux défis techniques, a été motivé par les avantages offerts par cet emplacement, notamment une mesure en temps réel et une détection plus rapide des situations accidentelles influençant la dynamique du bore. L'exemple d'une dilution hétérogène inhérente à un Accident de Perte de Réfrigérant Primaire (APRP) sert de cas d'application pour la démonstration de sûreté
During the operation of a Pressurized Water Reactor (PWR), monitoring boron concentration is of paramount safety importance. Due to its significant neutron capture cross section for thermal neutrons, boron-10 (¹⁰B) is injected into the primary coolant to compensate for reactivity variations resulting from fuel burnup and xenon oscillations. A device called "boron meter" is thus necessary to continuously monitor boron concentration during reactor operation. Boron meter operates based on the "neutron attenuation and absorption" measurement technique. A neutron source (such as Am-Be or ²⁵²Cf) emits fast neutrons that interact with the borated coolant. After thermalization, a portion of these neutrons is captured by ¹⁰B through the (n, α) reaction, while the remaining neutrons are measured by a dedicated neutron detector. Thus, the measured count rate (in counts/s) is indicative of the boron concentration (in ppm). A low boron concentration results in fewer neutrons being absorbed by the fluid, thereby increasing the count rate, and vice versa. This measurement method therefore establishes an anticorrelation between boron concentration and the measured count rate. Operating experience feedback regarding boron measurement in reactors, initially ensured by the PSS boron meter (installed in the Primary Sampling System), has revealed frequent anomalies leading to recurrent unavailability. The lack of redundancy in this measurement line led the French Nuclear Safety Authority (ASN) to prescribe the installation of a redundant device on the discharge line of the Chemical and Volume Control System: the CVCS boron meter. Boron concentration measurement in reactors is complex for two main reasons. First, it is necessary to quantify low concentration variations, in the order of ppm. Second, variations in thermal hydraulic parameters, such as temperature and flow rate, induce measurement perturbations. Therefore, the main objective of this thesis is to elucidate the physical phenomena affecting boron measurement in reactors, with the aim of designing an innovative boron meter that offers optimized real-time measurement performance. To achieve this objective, three research areas have been explored. The first area focuses on the study and optimization of the CVCS boron meter. The second area concentrates on understanding the physical phenomena influencing boron measurement. Finally, the third area examines the feasibility of implementing a new boron meter instrumentation at the Reactor Coolant System (RCS). This last aspect, despite presenting numerous technical challenges, has been motivated by the significant advantages offered by this location, including real-time measurement and faster detection of accidental situations affecting boron dynamics. The example of heterogeneous dilution inherent to a Loss-of-Coolant Accident (LOCA) serves as a safety demonstration application

Ce travail concerne la synthèse des composés à anions mixtes (O, S, F) à base de terre rare et leurs propriétés d'absorption des radiations UV-visible. De nouveaux composés appartenant à la classe des (oxy)fluorosulfures de terres rares ont été isolés. Les déterminations structurales ont été réalisées à l'aide des différentes techniques de diffraction (X, neutrons, électrons). La plupart de ces réseaux dérivent soit de la matlockite PbFCl soit du type structural a-La2O3. Une de ces formulations se révèle être une structure modulée incommensurable dérivant de La2O2S par un mécanisme de cisaillement. Parmi ces matériaux, l'origine de l'absorption optique des fluorosulfures a-LnSF a été déterminée à partir d'une étude couplant calcul de structures électroniques et mesure XPS (bande de valence). Les propriétés optiques d'absorption des différents composés ont été corrélées à leurs caractéristiques structurales.