Irradiation neutronique du graphite a basse temperature cas du reacteur G1

Abstract

National audienceDans le cœur des réacteurs de type Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG), du graphite était utilisé en tant que modérateur et réflecteur de neutrons. Ce matériau irradié durant le fonctionnement de ces réacteurs constituera une part importante des déchets nucléaires après les opérations de démantèlement. Ils contiennent notamment plusieurs radionucléides « dimensionnants » pour la gestion à long terme de ces déchets dont le 3H, le 14C et le 36Cl. Les objectifs des études de caractérisation des graphites nucléaires irradiés sont principalement de comprendre et de quantifier les évolutions du graphite après le passage en réacteur en fonction des paramètres de fonctionnement. Ces données sont particulièrement utiles à des études de modélisation de l'irradiation neutronique du graphite. Par ailleurs, ces études peuvent également aider à la compréhension des phénomènes de migration en condition de stockage des radionucléides actuellement présents dans les déchets de graphite. Le réacteur G1 du Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) de Marcoule fût le premier réacteur de la filière UNGG. Construit en 1955, ce dernier a été exploité entre janvier 1956 et septembre 1968. Une particularité de ce réacteur était que le caloporteur utilisé était de l'air à température ambiante. Celui-ci était injecté à partir d'une fente médiane à l'empilement graphite du réacteur. La température de fonctionnement y était donc moins élevée (20 - 230°C) que dans les autres réacteurs UNGG. Par ailleurs, dix-huit opérations de recuit ont été réalisées pour dissiper l'énergie Wigner accumulée dans le graphite au cours de la vie du réacteur. De par ses conditions particulières de fonctionnement (basse température, recuits hors irradiation), il est intéressant d'étudier l'impact de l'irradiation neutronique sur le graphite nucléaire dans ce réacteur. Ainsi, les évolutions de structure et de nanostructure ont été étudiées par microspectrométrie Raman et Microscopie Electronique à Transmission (MET). En termes de résultat, (1) les échantillons prélevés dans le réacteur G1 sont relativement très impactés aux échelles étudiées par l’irradiation neutronique notamment en raison de la basse température de fonctionnement du réacteur et (2) la distribution des défauts d’irradiation n'est pas identique à ce qui a été observé sur les échantillons des réacteurs précédemment étudiés [1]. La température d’irradiation étant le principal changement, quelques interprétations seront proposées quant à la contribution de ce paramètre sur les évolutions de l'organisation multi-échelle du graphite lors du passage en réacteur. [1]J. Pageot et al., Carbon 105 2016, 77-89