Laboratoire d'expérimentation en pile (L2EP)
Le Laboratoire d'Expérimentation En Pile (L2EP) fait partie du Service d’Etudes et de Recherches EXpérimentales (SEREX). Sa mission principale est de réaliser des mesures dans le cadre d’expérimentation sur le comportement des combustibles nucléaires en situation accidentelle. Ces expérimentations sont réalisées dans le réacteur expérimental (ou pile, en référence à la première pile atomique crée par Enrico Fermi en 1942) CABRI, exploité par le CEA. Il est situé est situé sur le centre de recherche de Cadarache, dans les Bouches du Rhône.
Au sein de l’IRSN, le laboratoire qui appartient aux groupes thématique de recherche « Neutronique » « Combustible en situations accidentelle »et « Altération et vieillissement des matériaux du nucléaire », a été agréé par l’HCERES en 2021. Il apporte également un soutien technique dans le cadre des expertises de sûreté.
Contexte
Le Laboratoire d'Expérimentation En Pile (L2EP) participe à l’exécution du programme expérimental CIP. Ce programme a été lancé en 2000 pour étudier le comportement des crayons de combustible nucléaire, notamment leur gainage, lors d’un accident d’injection de réactivité (Reactivity Initiated Accident RIA) dans les Réacteurs à Eau sous Pression (REP). Placé sous l’égide de l’Agence pour l'énergie nucléaire de l'OCDE (AEN), ce programme piloté et cofinancé par l’IRSN associe des partenaires nationaux et étrangers de douze pays différents. Ces expérimentations sont réalisées dans le réacteur de recherche CABRI.
En particulier, le laboratoire exploite et analyse les résultats issus de deux équipements de mesures développés spécifiquement pour caractériser la dégradation de ces crayons d’essai, provenant de réacteurs nucléaires électrogènes, engendrée lors d’un transitoire de puissance du réacteur CABRI.
Il intervient également dans le maintien en condition opérationnel de l’acquisition des signaux en provenance des nombreux capteurs, dans le cœur CABRI ainsi que dans le dispositif d’essai dans lequel est introduit le crayon, en lien avec les équipes du Laboratoire de réalisation d'équipements expérimentaux (LR2E) qui ont conçu et ont la charge de la mise en œuvre des dispositifs.
Dans ce cadre, les principales compétences et métiers du laboratoire sont les suivants :
- réalisation et analyse de mesures nucléaires (mise en œuvre de détecteurs de neutron, techniques de mesure par spectrométrie gamma et imagerie X)
- exploitation d’un accélérateur linéaire d’électrons, pour la production de rayons X à haute énergie
- études et calculs de neutronique en support à la réalisation des mesures (Utilisation de codes de calculs Monte Carlo, développés par l'IRSN ou autres organismes internationaux, pour la caractérisation fine des équipements du laboratoire).
Axes de recherche
Le L2EP réalise :
- Des examens non destructifs sur le crayon testé dans son dispositif d’essai, basés sur de l’imagerie par rayons X (radiographie et tomographies) ainsi que sur la mesure des rayonnements gamma émis par le crayon d’essai, réalisés dans le poste d’examen IRIS (Installation de Radiographie, d’Imagerie et de Spectrométrie).
- Une mesure du déplacement en temps réel de la colonne fissile du crayon testé, lors de l’essai, et de son état général après l’essai, réalisée à l’aide du dispositif Hodoscope. Cette « caméra à neutron rapides » permet de caractériser précisément le comportement du combustible, en évaluant en ligne la dégradation d'un crayon combustible lors d'une injection de réactivité.
Équipements et techniques
- Hodoscope : équipement constitué de détecteurs neutroniques, permettant de caractériser l'état du crayon test avant et après essai, et d'évaluer en ligne la dégradation d'un crayon combustible lors d'une injection de réactivité.
- Spectrométrie gamma pour la quantification des produits de fission et radioéléments présents et générés dans le crayon combustible lors de l'injection de réactivité.
- Accélérateur linéaire d'électrons pour la production d'un faisceau X de haute énergie en vue d'examens de caractérisation par radiographie et tomographie aux rayons X du dispositif d'essai muni de son crayon test.
- Utilisation de codes de calculs Monte Carlo, développés par l'IRSN ou autres organismes internationaux, pour des évaluations d'ordre neutronique en support à la réalisation des essais ou pour la caractérisation fine de ses équipements (hodoscope, spectrométrie gamma).
Partenariat et réseaux de recherche
Le principal partenaire extérieur du laboratoire est le Service de Physique Expérimentale, d’essais en Sûreté et d’Instrumentation du CEA.
Laboratoires IRSN partenaires
L'équipe
Jacques Di Salvo, chef de laboratoire, Docteur, n°ORCID 0000-0003-1583-1360
Vincent Chevalier, ingénieur en physique des rayonnements
Lena Lebreton, chercheur en physique des rayonnements, Docteur
Nathalie Monchalin, technicienne plate-forme
Nathalie Pédoussaut, ingénieur examens non destructifs
Inès Yahi, ingénieur en physique des rayonnements
Fabien Moreau, technicien plate-forme