NF M60-315-2001 Nuclear energy - Nuclear fuel technology - Waste - Recommendations for the calibration of an activity measurement facility of radioactive waste forms by passive neu.pdf

1、FA1 04328 ISSN 0335-3931 U I .- e n U 3 O c 7 O O Cu CT z LL a o NF M 60-315 Mars 2001 Indice de classement : M 60-315 ICs : 13.030.30 ; 17.240 nergie nuclaire Technologie du cycle du combustible - Dec hets Recommandations en vue de ltalonnage dun poste de mesure pour la dtermination de caractristiq

2、ues radioactives de colis de dchets par comptage neutronique passif E : Nuclear energy - Nuclear fuel technology - Waste - Recommendations for the calibration of an activity measurement facility of radioactive waste forms by passive neutron counting Empfehlungen fr die Eichung einer Meeinrichtung zu

3、r Bestimmung der radioaktiven Eigenschaften von Abfallpaketen durch passiver Neutronenzhlung D : Kerntechnik - Technologie des Nuklearbrennstoffskreislaufs - Abflle - Norme franaise homologue par dcision du Directeur Gnral dAFNOR le 20 fvrier 2001 pour prendre effet le 20 mars 2001. Correspondance l

4、a date de publication du prsent document, il existe des travaux internationaux traitant du mme sujet. Analyse Le prsent document recommande la marche suivre pour ltalonnage des postes de mesure par comptage neutronique passif. Descripteurs Thsaurus International Technique : nergie nuclaire, scurit n

5、uclaire, protec- tion contre les rayonnements, mesurage de rayonnement, emballage, dchet radioactif, instrument de mesurage de rayonnement, talonnage. Modifications Corrections dite et diffuse par lAssociation Franaise de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Dfense Cedex Tl. : O1 42 91

6、55 55 - Tl. international : + 33 1 42 91 55 55 O AFNOR 2001 AFNOR 2001 1 er tirage 2001 -03-F COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesTechnologie du cycle du combustible nuclaire BNEN M60-2 Membres de la commission de normalisation Prsident : M

7、NETTER Secrtariat : M KANCELLARY - BNEN M M MME M MME M M M M M M M M M M MME M MME M M M M M M M M M M M M M M M MME M M M M M M MME AGUIAR AMORAVAI N BARD BASCH W IT2 BAUER CHOTARD COUSINOU DELEPINE DELION DEY D I E R DIAKONOFF DUMONT DUTZER FELIX FERNANDEZ GHALEB GODON GOLLION HAUG HUNI JOURNOUX

8、LAMARQUE LEJEUNE MALESYS MARTINEZ MAUQUEST M ITERRAN D MOREL NETTER PAUTROT PAUTY PORTAL RIEUX ROUBERTIE SAAS FILLET-WOIGNIER SCHOTT SERT TRAN DAI VANAKEN VIARD SGN EDF COGEMA C EA FRAMATOME IPSN C EA C EA FRAMATOM E AFNOR COGEMA ANDRA ANDRA EDF COGEMA C EA C EA COGEMA FBFC SGN COGEMA C EA SGN TRANS

9、NUCLEAIRE COMURHEX COGEMA COGEMA COMURHEX COGEMA EDF COGEMA EDF MELOX COGEMA COGEMA - ETABLISSEMENT DE MARCOULE COMMISSION NATIONALE DEVALUATION SUR LA GESTION DES DECHETS RADIOACTIFS IPSN IPSN FBFC COGEMA COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling Service

10、s-3- NF M 60-315 Sommaire Page Avant-propos . 5 1 2 3 4 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 6 6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.4 6.5 6.6 7 7.1 7.2 7.3 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.4.1 8.4.2 8.5 8.5.1 8.5.2 8.6 8.7 9 Domaine dapplication 5 Rfrences normatives . 5 Dfinitions. symboles. abrviations 5 Principes . 7 Appareillage spci

11、fique ltalonnage . 8 Gnralits 8 Caractristiques du contenant du colis de rfrence . 8 Caractristiques de la matrice du colis de rfrence . 8 Gomtrie de mesure 9 Sources de rfrence 9 Mesures effectuer . 10 Rglages pralables 10 valuation des paramtres caractristiques du poste de mesure . 11 valuation de

12、s paramtres spcifiques au traitement des concidences 11 Prretard 11 Dure de la fentre de concidence . 11 Mesures pour ltalonnage en masse 12 Mesures pour lvaluation des effets de position . 12 Contrle de bon fonctionnement 12 Dtermination du coefficient dtalonnage . 13 Gnralits 13 Coefficient dtalon

13、nage pour une rpartition homogne des contaminants . 13 Coefficient dtalonnage pour une source ponctuelle 13 Incertitudes 14 Gnralits 14 Incertitude type lie la statistique de comptage . oSt . 14 Incertitude type lie la valeur de la source de rfrence . orf 14 incertitude type lie a la dtermination du

14、 coefficient dtalonnage . ok 15 Cas dun coefficient dtalonnage ponctuel . 15 Cas dun coefficient dtalonnage en rpartition homogne 16 Utilisation des signaux minimum et maximum . 16 Utilisation de la fonction de rponse en position . 17 Incertitude type lie la matrice . omat Proces-verbal dtalonnage 1

15、9 Incertitude type lie la position du contaminant . opos 16 18 Utilisation des incertitudes types . 19 COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesNF M 60-315 -4- Sommaire (fin) Page Annexe A (informative) Protocole exprimental propos pour la recher

16、che du plateau haute tension dun compteur Hlium 3 . 21 Annexe B (informative) Protocole exprimental propos pour la dtermination du seuil de discrimination dun pramplificateur . 23 B.l Rglage du seuil de discrimination . 24 B.2 Rglage du seuil de discrimination . 24 B.3 Analyse des rsultats et dtermi

17、nation du seuil de discrimination 24 B.3.1 Pramplificateur-discriminateur en mode collection de charges . 25 B.3.2 Pramplificateur-discriminateur en mode amplification de courant . 26 Annexe C (informative) Protocole exprimental propos pour la dtermination des temps morts . 27 c.1 Dtermination du te

18、mps mort St sur le comptage total 27 c.2 Dtermination du temps mort 6r sur le comptage des concidences relles . 28 Annexe D (informative) Protocole exprimental propos pour la dtermination du temps de vie moyen des neutrons et de la dure de la fentre de concidence . 30 D.l Premire mthode . 30 D.2 Deu

19、xime mthode . 33 Annexe E (informative) Protocole exprimental propos pour la dtermination du rendement de dtection du poste de mesure 34 Annexe F (informative) Protocole exprimental propos pour la dtermination du prretard . 36 Annexe G (informative) valuation du facteur de rpartition homogne et de l

20、incertitude type de position 38 G.l valuation du facteur de rpartition homogne : FRH 38 G.2 Evaluation de lincertitude type de position . 39 G.3 Exemple dapplication . 40 Annexe H (informative) valuation dune droite dtalonnage . 43 Bibliographie 44 COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De Normalisat

21、ionLicensed by Information Handling Services-5- NF M 60-315 A van t-propos Plusieurs mthodes peuvent tre utilises, aprs talonnage, pour dterminer les caractristiques radioactives dun colis de dchets : - la spectromtrie gamma ; - le comptage neutronique passif avec ou sans discrimination des neutrons

22、 issus de ractions (a,n) ; - linterrogation neutronique active avec dtection des neutrons dus aux fissions induites (neutrons prompts ou La prsente norme recommande la marche suivre pour ltalonnage des postes de mesure par comptage neutronique passif. neutrons retards). 1 Domaine dapplication La nor

23、me sapplique ltalonnage des postes de mesure par comptage neutronique passif traitant des objets dcrits dans la norme NF M 60-306. 2 Rfrences normatives Le prsent document comporte par rfrence date ou non date des dispositions dautres publications. Ces rf- rences normatives sont cites aux endroits a

24、ppropris dans le texte et les publications sont numres ci-aprs. Pour les rfrences dates, les amendements ou rvisions ultrieurs de lune quelconque de ces publications ne sappliquent ce document que sils y ont t incorpors par amendement ou rvision. Pour les rfrences non dates, la dernire dition de la

25、publication laquelle il est fait rfrence sapplique. NF M 60-306:l 998, nergie nuclaire - Dtermination de caractristiques radioactives de colis de dchets par comptage neutronique passif. NF X 07-001 :I 994, Normes fondamentales - Vocabulaire international des termes fondamentaux et gnraux de mtrologi

26、e. NF ENV 13005:l 999, Guide pour lexpression de lincertitude de mesure (indice de classement : X 07-020). 3 Dfinitions, symboles, abrviations Pour les besoins du prsent document, les dfinitions suivantes sappliquent : 3.1 colis objet caractriser comportant une enveloppe 3.2 matrice ensemble des mat

27、riaux contenus dans le colis 3.3 conteneur enveloppe du colis 3.4 colis de rfrence maquette de colis reprsentative dun colis dont les caractristiques sont parfaitement connues. Les caractristi- ques radioactives sont dtermines par rapport un matriau de rfrence COPYRIGHT AFNOR Association Francaise D

28、e NormalisationLicensed by Information Handling ServicesNF M 60-315 -6- 3.5 volume source volume occup par la matrice (ou par le dchet) dans laquelle est rparti le contaminant 3.6 masse source masse de la matrice dans laquelle est rparti le contaminant 3.7 dtecteur appareil dlivrant un signal lectri

29、que proportionnel au flux de neutrons qui lirradie 3.8 concidence neutronique dtection de deux ou plusieurs neutrons sur un intervalle de temps rduit (de lordre de 1 O0 ps) 3.9 fentre de concidence intervalle de temps pendant lequel la dtection dune concidence neutronique est possible. Sa dure est l

30、e temps de concidence 3.1 O concidence Relle R dtection de deux ou plusieurs neutrons issus de la mme fission dans la fentre de concidence 3.1 1 concidence Accidentelle A dtection de deux ou plusieurs neutrons issus de causes diffrentes (ractions (a,n), fissions diffrentes, .) dans la fentre de conc

31、idence 3.1 2 temps mort dure pendant laquelle le systme de mesure est incapable de dtecter un nouvel vnement la suite de la dtection dun neutron ; il sexprime en secondes 3.1 3 Systme Temps Mort Variable - STMV dispositif de mesure des concidences neutroniques bas sur la diffrence de rponse obtenue

32、sur deux voies dacquisition de temps mort diffrent 3.1 4 Systme de Comptage Registre Dcalage - SCRD dispositif de mesure des concidences neutroniques bas sur la diffrence de rponse de deux voies dacquisition trs dcales dans le temps 3.1 5 Masse de 240Pu auivalent - M240Pu ea masse de 240Pu pu; qui s

33、erait lorigine din signal strictement gal celui enregistr sur le poste de mesure 3.1 6 mu I ti pl i cation phnomne caractris par une augmentation de lmission neutronique du contaminant, due des fissions indui- tes sur les isotopes fissiles 3.1 7 chambre de mesure cavit gnralement amnage au centre du

34、 dispositif, o se place lobjet caractriser (colis) 3.1 8 rendement de dtection E paramtre caractristique du dispositif reprsentant le rapport du nombre dimpulsions enregistres au nombre de neutrons mis par le contaminant. II sexprime en % COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicense

35、d by Information Handling Services-7- NF M 60-315 3.19 Seuil de Dcision - SD le seuil de dcision est la limite partir de laquelle, au risque a de premire espce prs, une grandeur observe est considre comme dtecte. II correspond au risque daffirmer la prsence de la grandeur recherche alors quelle est

36、absente. Dans le cas prsent, la grandeur observe est un taux de comptage et donc le seuil de dci- sion sexprime en s-l 3.20 Limite de Dtection LD cest la valeur de la grandeur mesure qui a une probabilit (1 - ) dtre dtecte, cest dire de donner un rsul- tat corrig au-dessus du seuil de dcision. Le ri

37、sque de deuxime espce correspond affirmer labsence de la grandeur recherche alors quelle est prsente. Dans le cas prsent, la grandeur observe est une masse de 240Pu quivalent et donc la limite de dtection sexprime en g de 240Pu q 4 Principes Ltalonnage seffectue en tenant compte : - des objectifs du

38、 poste de mesure, normalement dfinis dans un cahier des charges ; - des performances de la chaine dacquisition ; - des logiciels de traitement disponibles. II consiste dterminer un ou plusieurs jeux de paramtres permettant de relier les taux de comptage obtenus avec la quantit dmetteurs neutroniques

39、 effectivement prsente dans le colis. En rgle gnrale, plusieurs jeux de paramtres doivent tre dtermins en fonction des diffrents types de colis mesurs (volumes, matrices,.). La mthode de dtermination de ces paramtres, prconise dans cette norme, est une mthode exprimentale, exclusivement base sur la

40、mesure de colis de rfrence. La dtermination des jeux de paramtres par modlisation (utilisation dun code de transport des neutrons) ntant Quelles que soient les mthodes de mesures neutroniques passives mises en uvre (comptage neutronique total, mesure des concidences neutroniques par Systme Temps Mor

41、t Variable ou Systme de Comptage Registre Dcalage, mesure des multiplicits), dcrites larticle 7 de la norme NF M 60-306, la relation reliant le signal net utile mesur la masse de 240Pu quivalent est : NOTE pas de pratique courante, elle ne fait pas partie des recommandations dveloppes dans cette nor

42、me. C = k . M240P q o : c k k reprsente le signai net utile (vnements/s) (s-), reprsente le coefficient dtalonnage recherch. sexprime alors en (s-l) . (unit de masse de M240P q)-. NOTE Dans le cadre de la mesure de colis de dchets, il est considr que les phnomnes conduisant la non-linarit de la rpon

43、se sont ngligeables ; notamment les phnomnes de multiplication qui apparaissent gnralement pour des masses de matire suprieures celles attendues dans les dchets. II est donc considr que le poste de mesure opre dans son domaine de linarit et la validit de cette hypothse doit tre vrifie. Ceci peut con

44、duire la mise en place de tests en ligne : vrification que la chane de mesure ne dpasse pas une valeur limite de taux de comptage par exemple (ceci est particulirement important dans le cas de mesures par systme temps mort variable). Sous rserve de connaitre une composition isotopique et dappliquer

45、les formules de transformation ad hoc et dfinies larticle 7 de la norme NF M 60-306, la caractristique radioactive recherche peut tre diffrente de la masse de 240Pu quivalent (masse de Pu totale ou activit a totale par exemple). Lunit dans laquelle le coefficient k dtalonnage est exprim, doit alors

46、en tenir compte. Ltalonnage est obtenu par la mesure de colis de rfrence reprsentatifs de ceux caractriser (conteneurs, matrices, sources, .). COPYRIGHT AFNOR Association Francaise De NormalisationLicensed by Information Handling ServicesNF M 60-315 -8- Matriau du colis de rfrence Nature du dchet re

47、l La configuration du poste de mesure dans la phase dtalonnage doit tre celle retenue pour la mesure des colis de dchets rels. On sassurera galement que les ) au plus prs celle de la classe dta- lonnage considre selon la connaissance des colis de dchets disponible au niveau des postes de mesure et les exigences en terme dincertitude. En supposant, de manire pnalisante, que la distribution est quiprobable entre ces valeurs extrmes, Iincerti- tude type relative due la matrice est obtenue par : Incertitude type lie la matrice : omat avec : kmax, kmin k coefficients dtalonnage des matri