High frequency ultrasonic device for water channel measurement

Dispositif ultrasonique à haute fréquence pour la mesure des canaux d'eau Le Réacteur à Haut Flux (RHF) de l'Institut Laue Langevin (ILL) produit le flux de neutrons le plus intense au monde avec une puissance thermique de 58 MW. Dans le cadre de l'initiative mondiale de non-prolifération, l'Institut Laue Langevin (ILL) vise à convertir le combustible hautement enrichi en uranium faiblement enrichi. Cette conversion est un processus difficile, exigeant le respect strict des normes de sécurité et la préservation de la même qualité de performance pour le nouveau combustible.La fonction principale des Réacteurs de Recherche (RR) est de produire des neutrons pour la science fondamentale. Ils sont produits par le processus de fission qui se produit dans le combustible du réacteur. Au cours d'un cycle d'irradiation de l'élément combustible du RR, de multiples transformations micro-structurales et physico-chimiques auront lieu en fonction de l'historique d'irradiation spécifique de l'élément combustible.Pour la qualification du nouvel élément combustible après conversion, des examens post-irradiatoires (PIE) sont nécessaires pour évaluer sa performance, identifier les éventuelles modifications structurelles et contrôler l'historique d'irradiation. Diverses activités de PIE sont menées dans un environnement hautement radioactif et nécessitent une infrastructure spécialisée permettant l'examen visuel, la radiographie et les examens ultrasonores. Ces derniers se sont avérés d'une valeur inestimable pour l'évaluation non destructive dans l'industrie nucléaire, en particulier lorsqu'il s'agit d'analyser les éléments combustibles après irradiation et de les explorer dans les piscines de refroidissement, où l'accès est complexe. En répondant à cette problématique, l'Institut Laue Langevin et l'Institut d'Électronique et des Systèmes de l'Université de Montpellier ont lancé une collaboration nommée projet PERSEUS. L'objectif principal de ce projet est d'évaluer la distance inter-plaque au sein d'un élément combustible usé d'un réacteur de recherche à haute performance (HPRR). Cette entité est liée à l'historique d'irradiation du Réacteur à haut flux.Plusieurs défis doivent être relevés pour ce projet. Premièrement, les examens non destructifs doivent être réalisés alors que l'élément de combustible est immergé à plus de 12 mètres dans une piscine de refroidissement. De plus, les plaques de combustible sont courbées et usinées en développante de cercle pour maintenir la distance minimale de 1.8 mm, ce qui restreint l'épaisseur du dispositif ultrasonore à 1 mm. La résolution nécessaire est de l'ordre du micromètre afin de détecter les variations structurelles microscopiques qui surviennent après le cycle d'irradiation. Enfin, les mesures seront effectuées dans un environnement hautement radioactif, étanche à l'eau et ajustable en hauteur, nécessitant ainsi une attention très particulière pour le dispositif ultrasonore conçu. Pour répondre à ces contraintes, un dispositif ultrasonore a été spécialement conçu et fabriqué pour évaluer de manière non destructive l'épaisseur de la distance inter-plaque. Il est composé d'un transducteur ultrasonore à double élément. Ses performances et sa capacité de mesure ont été quantifiées dans des expériences du laboratoire afin de préparer les mesures in situ dans le bâtiment du réacteur. De plus, un système mécanique a été développé pour contrôler le dispositif ultrasonore sous l'eau lors des campagnes de mesures sur l'élément combustible du RHF.