Detection des ruptures de gaines sur RNR Na par spectrometrie gamma hauts taux de comptage. (Clad failures detection on sodium cooled fast reactors by high count rate gamma spectroscopy)
La problematique de detection de ruptures de gaines, via le suivi des produits de fission potentiellement relaches dans le sodium primaire, apparait d'une importance capitale pour les reacteurs de generation 4 de type RNR Na et en particulier pour le futur demonstrateur industriel ASTRID. Cette these vise a proposer des voies d'amelioration notable de l''instrumentation nucleaire dediee a la detection de ces ruptures de gaines. Une premiere etude relative a l'optimisation en termes de rapport signal sur bruit de l'instrumentation existante, basee sur la detection des neutrons differes (DND) est proposee. Le retour d'experience ainsi que les simulations Monte Carlo realisees demontrent une perturbation du signal neutronique utile par les photoneutrons produits dans le polyethylene. Une solution de remplacement de ce materiau, basee sur l'utilisation de graphite, est proposee et ses performances evaluees via des simulations Monte Carlo et une campagne d'experiences. La seconde piste etudiee, technologiquement plus ambitieuse, concerne l'enrichissement de l'instrumentation existante via l'introduction d'une methode innovante, reposant sur une spectrometrie gamma hauts taux de comptage sur le sodium caloporteur. Au dela d'apporter une redondance a l'instrumentation actuelle, une telle spectrometrie permettrait d'enrichir le diagnostic de rupture de gaine par une mesure plus complete et plus precoce (plus large gamme de produits de fission accessible) Dans un premier temps, une etude de faisabilite est menee par simulation Monte Carlo, via la modelisation d'un poste de mesure et la simulation de la reponse du detecteur HPGe. Des activites minimales detectables sont calculees pour les produits de fission d'interet et comparees a des resultats de simulation de rejet, suite a un scenario de perte d'etancheite de la gaine. Dans un second temps, la spectrometrie gamma hauts taux de comptage, basee sur l'utilisation de la chaine de spectrometrie ADONIS developpee par le CEA LIST, a ete testee et validee en environnement reel, grace a l'installation d'un poste de mesure sur la boucle d'irradiation de crayons combustible ISABELLE 1 du reacteur OSIRIS. Plusieurs campagnes d'irradiation ont ete suivies dans le cadre de cette these, deux d'entre elles permettant de suivre un processus de rupture de gaine a l'aide de cette approche.