Aktis n°20 avr/mai/jun 2015
Aktis n°20 avr/mai/jun 2015
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°20 de avr/mai/jun 2015

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

  • Format : (150 x 210) mm

  • Nombre de pages : 16

  • Taille du fichier PDF : 3,5 Mo

  • Dans ce numéro : du progrès dans la compréhension des effets aux tissus sains après une radiothérapie externe.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Incendie - Ventilation et filtration MISE en suspension DE PARTICULES RADIOACTIVES, filtres fitres THE et incendie Un incendie dans une installation nucléaire peut conduire à des relâchements de produits radioactifs dans l’environnement. Afin d’en évaluer le risque et les conséquences, l’IRSN analyse les étapes clés d’un tel événement. Deux thèses ont récemment été consacrées à deux de ces étapes. L’une a concerné la mise en suspension des particules radioactives dans l’atmosphère des locaux, dans le cas spécifique d’un feu de boîte à gants. L’autre s’est intéressée au fonctionnement des dispositifs de confinement des produits radioactifs dans l’installation, en particulier aux filtres à très haute efficacité installés sur les circuits de ventilation. CONTACTS François-Xavier Ouf francois-xavier.ouf @irsn.fr Laboratoire de physique et de métrologie des aérosols - LPMA Laurent Bouilloux laurent.bouilloux @irsn.fr Laboratoire d’expérimentations en confinement, épuration et ventilation - LECEV PUBLICATIONS Delcour S. et al. « Feasibility of particle imaging velocimetry in cone calorimeter experiments. » Proceedings of the 11th International Symposium on Fire Safety Science, 2014. Étude des mécanismes physico-chimiques de mise en suspension de contaminants particulaires lors de la dégradation thermique de matériaux représentatifs des installations nucléaires, thèse soutenue par Simon Delcour le 20 novembre 2014 à l’École nationale supérieure des mines de Paris (Mines ParisTech). Ouf F.-X. et al. « Contribution to the study of particle resuspension kinetics during thermal degradation of polymers. » Journal of Hazardous Materials, April 2013, 298-307. 12 Aktis n°20 – avril-juin 2015 Équipements courants dans les installations nucléaires, les boîtes à gants permettent de manipuler des matières radioactives. En cas d’incendie de ces enceintes, les particules radioactives (poussières ou poudres) qui se sont déposées sur les parois de la boîte lors des manipulations (transferts, découpes, etc.) sont mises en suspension dans l’atmosphère des locaux. Pour évaluer les conséquences radiologiques d’un tel événement, il est important de quantifier la fraction de ces matières radioactives mises en suspension. C’est dans ce cadre que s’inscrit la thèse de Simon Delcour. Son objectif a été d’identifier et de modéliser les phénomènes à l’origine de la mise en suspension de particules radioactives lorsque des parois en PMMA (l’un des constituants habituels des boîtes à gants), contaminées par de la poudre de dioxyde de plutonium (PuO 2), se dégradent sous l’effet d’un incendie. Il a tout d’abord étudié, à l’échelle microscopique, la combustion d’échantillons de PMMA sur lesquels avaient été déposées des particules microniques d’alumine simulant les particules radioactives. Ces observations ont montré que les particules peuvent être piégées dans le PMMA lorsque celui-ci s’échauffe. Puis, des bulles se forment et éclatent, mettant ainsi en suspension la matière radioactive. Taille des bulles jusqu’à l’éclatement Les principales grandeurs caractérisant les phénomènes observés ont été mesurées  : la taille des bulles jusqu’à leur éclatement, la vitesse initiale des particules mises en suspension (par ombro scopie à haute fréquence GLO, 20 kHz), FORMATION PAR LA RECHERCHE ainsi que la vitesse de l’écoulement gazeux les entraînant (par vélocimétrie par imagerie de particule ou PIV GLO). Ces mesures ont notamment permis de quantifier la capacité de chaque bulle à mettre en suspension les particules déposées initialement sur le PMMA. Les différents mécanismes mis en jeu ont ensuite été modélisés en utilisant, pour ce qui concerne la pyrolyse GLO du PMMA, un modèle existant dans la littérature (modèle Thermakin). Pour valider son modèle, Simon Delcour a ensuite réalisé des expériences à échelle macroscopique dans une installation expérimentale (ARTEMIS) conçue à cette fin. Afin d’être plus représentatif de la masse volumique élevée du PuO 2, c’est du carbure de tungstène en poudre (et non plus de l’alumine) qui a cette fois-ci été utilisé pour simuler les particules radioactives. Les résultats obtenus ont notamment permis de valider avec succès la prise en compte par le modèle de l’effet de densité. La validation du modèle se poursuit à présent avec des particules de caractéristiques différentes (granulométrie, surface spécifique…), représentatives du spectre des poudres et des poussières de PuO 2 pouvant se déposer dans les boîtes à gants des installations nucléaires françaises. Ce programme de recherche va être complété par l’étude de parois constituées cette fois de polycarbonate. La pyrolyse de ce matériau, faisant intervenir un phénomène d’intumescence GLO, devrait conduire à des mécanismes et des cinétiques de mise en suspension différents de ceux observés avec le PMMA. Enfin, la base de données de validation des modèles sera enrichie par des essais de feu des boîtes à gants, à échelle réelle, réalisés dans la plateforme expérimentale GALAXIE de l’IRSN dédiée à l’étude des feux.
À l’autre extrémité de la chaîne d’événements qui pèsent sur l’évaluation du risque lors d’un incendie dans une installation nucléaire  : l’obturation des filtres à très haute efficacité (THE) installés sur le circuit de ventilation. Ceux-ci contribuent de manière significative au confinement des produits radioactifs au sein de l’installation nucléaire en assurant le piégeage de particules radioactives entraînées dans la ventilation. Cependant, dans le cas d’un incendie, les filtres THE risquent d’être obturés par les suies, des aérosols qui possèdent un pouvoir colmatant important. Ce colmatage réduit l’écoulement de l’air dans la ventilation et induit sur les filtres, déjà fragilisés par la chaleur, des contraintes mécaniques qui peuvent conduire à leur rupture, et ainsi à une perte du confinement. Trois dispositifs expérimentaux Afin d’analyser ces phénomènes, Soleiman Bourrous a durant sa thèse conçu trois dispositifs d’essais, mettant en œuvre plusieurs techniques de mesures avancées. Un premier dispositif a permis de recréer avec des particules de différentes compositions (carbone, oxydes métalliques), sur des échantillons de filtres THE, le colmatage qui se produirait durant un incendie. Le système permet de les conditionner pour mesurer par microscopie électronique, la pénétration des particules à l’intérieur du médium dont sont constitués les filtres. En parallèle, un dispositif de triangulation laser a été développé pour mesu- Éclatement d’une bulle de PMMA et libération des particules ; observation en ombroscopie, à 20 000 images par seconde. IRSN/Simon Delcour Aktis n°20 – avril-juin 2015 13



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