Aktis n°25 jan à mai 2017
Aktis n°25 jan à mai 2017
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°25 de jan à mai 2017

  • Périodicité : trimestriel

  • Editeur : Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire

  • Format : (150 x 210) mm

  • Nombre de pages : 12

  • Taille du fichier PDF : 2,5 Mo

  • Dans ce numéro : les investigations géochimiques en aval d'anciennes mines.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

Dans ce numéro...
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Image MEB en mode BSE d’un échantillon brut de fusion de composition nominale 56,9% at. Zr, 43,1% at. Ag IRSN PUBLICATIONS S. Bakardjieva, M. Barrachin et al. « Quality improvements of thermodynamic data applied to corium interactions for severe accident modelling in SARNET2 » Annals of Nuclear Energy, 74 (2014)110-124. S. Bakardjieva, M. Barrachin et al. « Improvement of the European thermodynamic database NUCLEA » Progressin Nuclear Energy, 52 (2010) 84-96. A. Decreton et al. « Contribution to the description of the absorber rod behavior in severe accident conditions  : An experimental investigation of the Ag-Zr phase diagram » Journal of Nuclear Materials, 465 (2015) 849-856. Contribution expérimentale à l’étude thermodynamique des systèmes Ag-Zr et Ag-Cd-In, thèse soutenue par Alexandre Decreton le 17 mars 2016 à l’université d’Aix- Marseille. 4 Aktis n°25 – janvier 2017 AgZr primaire Eutectique AgZr Ag2r, composants en minimisant son enthalpie libre. Les résultats obtenus sont ensuite confrontés à l’expérience, et donnent lieu à des ajustements de modèles. Cette méthode donne la possibilité de « prédire » la thermodynamique d’un matériau complexe à partir de la seule modélisation des systèmes binaires et ternaires, ce qui en fait une méthode très puissante. La qualité de la base NUCLEA dépend des mesures expérimentales disponibles. Or, comme ces dernières sont le fruit de recherches sur des systèmes chimiques à haute température contenant des éléments radioactifs, tels l’uranium et le plutonium, les données thermodynamiques sont difficiles et coûteuses à obtenir. Si des études ont été réalisées sur la plupart des systèmes binaires métalliques, les données expérimentales relatives à ceux qui impliquent l’oxygène (oxydes d’uranium et de plutonium notamment) sont en nombre plus limité. L’infor mation expérimentale sur les systèmes ternaires est encore plus réduite. Depuis plus de dix ans, divers programmes internationaux (sous l’égide de la Commission européenne comme ENTHALPY, ISTC CORPHAD, ISTC PRECOS, SARNET ou sous l’égide de l’OCDE/AEN comme MASCA ou MCCI) et nationaux (collaborations avec le CNRS) concourent à combler ces lacunes. Les écarts apparaissant entre les calculs et ces données pointent les systèmes binaires et ternaires dont la modélisation doit être améliorée par l’acquisition de nouvelles données. Confirmer des parties du diagramme L’IRSN, en partenariat avec l’université d’Aix- Marseille (IM2NP) et l’université de Savoie- Mont-Blanc (SYMME), a récemment produit des données de base pour NUCLEA via une thèse soutenue en mars 2016. Ces travaux ont porté sur AVANCÉES DE LA RECHERCHE la thermodynamique de l’alliage argent-indiumcadmium constituant les barres de commande des réacteurs français de 900 et 1 300 MWe. Lors d’un accident grave, en cas de rupture de la gaine en acier inoxydable qui contient ces barres, les constituants fondus de l’alliage peuvent interagir avec le zirconium des gaines de combustible et influer sur les déplacements des matériaux dans le cœur. La thèse d’Alexandre Decreton s’est concentrée sur l’étude expérimentale du diagramme de phase du système Ag-Zr et sur la détermination des propriétés thermodynamiques des composés définis de ce système, c’est-à-dire des phases dont la composition ne varie pas avec la température. Ses résultats ont confirmé que ces composés étaient AgZr et AgZr 2. Ce diagramme de phase a été étudié à partir d’échantillons élaborés par un procédé de fusion à arc électrique sous atmosphère d’argon purifié. Deux techniques d’analyse complémentaires ont été mises en œuvre  : l’analyse microstructurale d’échantillons bruts de fusion ou recuits par MEB GLO et l’analyse thermique différentielle, qui permet de détecter les transitions de phases. Les mesures réalisées par le doctorant ont permis de préciser les parties jusqu’alors controversées du diagramme de phase, notamment les équilibres impliquant la phase liquide pour des concentrations majoritaires de Zr ainsi que la nature des transformations GLO des composés AgZr et AgZr 2 lors de leur liquéfaction. Des mesures de l’enthalpie de formation des composés AgZr et AgZr 2 ont été réalisées par calorimétrie de dissolution. Pour dissoudre le zirconium, une approche originale de dissolution en bain acide à température ambiante a permis de déterminer l’enthalpie standard de formation de AgZr, valeur en accord avec le calcul théorique abinitio GLO de sa structure électronique. En revanche, les résultats obtenus pour AgZr 2 présentent une forte incertitude liée à la durée de dissolution, qui devrait être résolue par une optimisation de l’efficacité du solvant. Par ailleurs, le doctorant a étudié le système Ag-In-Cd au moyen de plusieurs techniques expérimentales, améliorant ainsi la connaissance du diagramme de phase de ce système pour ce qui concerne sa phase liquide, phase très importante pour l’étude des accidents de fusion du cœur. Les données ainsi obtenues ont été intégrées dans la base NUCLEA.
Contamination interne Vers une ÉVALUATION de la « DOSE BIOLOGIQUE » reçue en cas de CONTAMINATION Pour estimer la dose biologique reçue dans l’organisme après une incorporation de radionucléides, l’IRSN travaille à adapter la méthode, fondée sur l’analyse des aberrations chromosomiques, qui est utilisée en cas d’exposition externe. E n cas de contamination de l’organisme par des radionucléides, l’anthroporadiométrie GLO et les analyses radio-toxicologiques permettent d’identifier le ou les radionucléides incorporés, d’en quantifier l’activité et de calculer la « dose physique » reçue aux organes. La mesure de la fréquence des aberrations chromosomiques (1) dans les lymphocytes circulants GLO permet quant à elle de calculer la « dose biologique » reçue au corps entier (2). Si cette technique est validée pour les situations d’irradiation externe, il n’a jamais été prouvé qu’elle est utilisable pour une évaluation correcte de la dose en contamination interne. Un modèle expérimental permettant de tester la pertinence de cette technique en cas de contamination a été mis en place chez la souris. Une première étape a consisté à construire une courbe de référence pour établir la relation entre la dose de rayonnement et l’effet, en irradiant in vitro du sang de souris à différentes doses de rayons gamma. Il a pour cela été nécessaire d’adapter au cas de la souris les conditions de culture cellulaire21 « a 04S.5. 11/6.1 » sa9 «  10. Ste I 12 1. 0131M14. l$11.11 112(2 ; 7) #4ie 17.. 18.19M) (» YOl Exemple de métaphase de lymphocyte de souris dont les chromosomes ont été marqués avec la technique du m-FISH. Deux aberrations chromosomiques sont détectables (TR(2 ; 7)). IRSN utilisées chez l’homme pour favoriser la division des lymphocytes, ou mitose GLO, à un stade, la métaphase GLO, facilitant la visualisation des chromosomes et de leurs aberrations. Les conditions ainsi établies ont permis d’obtenir un pourcentage optimal de lymphocytes de souris en métaphase. Les aberrations chromosomiques y sont alors détectées par des sondes fluorescentes (technique dite du « m-FISH »). Trois fois plus de dommages chromosomiques La seconde étape a consisté à valider ce modèle expérimental. Les scientifiques ont comparé les valeurs de référence dose/effet obtenues chez la souris après irradiation externe à celles bien connues chez l’Homme. Il est apparu que la répartition des aberrations chromosomiques induites par une irradiation externe des lymphocytes est similaire chez la souris et l’Homme. En revanche, leur taux global est deux fois plus faible dans les lymphocytes de souris. Puis, ils ont comparé les aberrations chromosomiques de lymphocytes issus de sang de souris après une contamination au césium 137 avec celles résultant d’une irradiation externe de lymphocytes de souris. À dose et débit de dose équivalents, la contamination interne au césium 137 induit trois plus de dommages chromosomiques que l’irradiation externe. Le modèle expérimental a ainsi permis une avancée vers l’utilisation de la technique en cas de contamination. La future plateforme PARISII, nouvelle animalerie de l’IRSN pouvant héberger des rongeurs contaminés, permettra de confirmer s’il est possible d’établir une dosimétrie biologique pour une souris contaminée in vivo au Césium 137 en utilisant les courbes de références nouvellement établies. AVANCÉES DE LA RECHERCHE CONTACT Sandrine Roch-Lefèvre sandrine.roch-lefevre @irsn.fr Laboratoire de dosimétrie biologique - LDB (1) Chromosomes dicentriques, translocations, insertions, délétions… (2) La fréquence des aberrations chromosomiques conséquences des dommages de l’ADN est proportionnelle à la dose. PUBLICATION S. Roch-Lefèvre et al. « A mouse model of cytogenetic analysis to evaluate caesium 137 radiation dose exposure and contamination level in lymphocytes », Radiat Environ Biophys., 2016, 55, 61-70. Aktis n°25 – janvier 2017 5



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