ISO 6962-2004 Nuclear energy - Standard method for testing the long-term alpha irradiation stability of matrices for solidification of high-level radioactive wa.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE ISO 6962 Deuxime dition 2004-07-01 Numro de rfrence ISO 6962:2004(F) ISO 2004 nergie nuclaire Mthode dessai normalise de la stabilit long terme lirradiation alpha des matrices de confinement des dchets radioactifs de haute activit Nuclear energy Standard method for testing the l

2、ong-term alpha irradiation stability of matrices for solidification of high-level radioactive wasteISO 6962:2004(F) ii ISO 2004 Tous droits rservs PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fi

3、chier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi moins que lordinateur employ cet effet ne bnficie dune licence autorisant lutilisation de ces polices et que celles-ci y soient installes. Lors du tlchargement de ce fichier, les parties concernes acceptent de fait la responsabilit de ne

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7、it de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en SuisseISO 6962:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs iii Sommaire Page

8、1 Domaine dapplication . 1 2R frences normatives . 1 3 Termes et dfinitions . 1 4 Principe . 2 5M thodologie de test . 2 6 Composition de lchantillon 3 7P r paration de lchantillon 3 8 Mesures avant stockage . 3 9 Stockage . 3 10 Mesurages pendant et aprs le stockage 4 11 Procs-verbal dessai 5 Bibli

9、ographie 8ISO 6962:2004(F) iv ISO 2004 Tous droits rservs Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lI

10、SO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique in

11、ternationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales a

12、dopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de pr

13、oprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO6962 a t labore par le comit technique ISO/TC85, nergie nuclaire, sous-comit SC5, Technologie du combustible nuclaire. Cette deu

14、xime dition annule et remplace la premire dition (ISO 6962:1982), dont elle constitue une rvision technique.ISO 6962:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs v Introduction Il est gnralement admis quun solide est la meilleure forme pour confiner ou entreposer les dchets de haute activit issus de la premi

15、re tape dune installation de retraitement des combustibles nuclaires uss. Ce solide sera de prfrence coul ou moul dans un conteneur en acier sous forme de bloc pesant plusieurs centaines de kilogrammes. Devant tre soumis diffrents types de radiations et intgrer dimportantes doses, il est important q

16、ue ces radiations naffectent pas et ne modifient pas de manire significative ses proprits durant des priodes de temps trs longues. Cest ainsi quil y a lieu de tester la stabilit sous rayonnements des compositions choisies. Bien que les dsintgrations provenant des produits de fission sont de loin plu

17、s nombreuses que les dsintgrations issues des actinides incorpors, lessentiel de lnergie des particules (lectrons) est dissipe par ionisation des atomes le long de leur parcours, leur effet peut tre considr comme un effet transitoire. Par contre, presque tous les dplacements atomiques dans le solide

18、 seront causs par les dsintgrations et notamment par les noyaux de recul mis au cours de ces dsintgrations. La dsintgration alpha gnre de lhlium et les atomes dhlium constituent un corps tranger dans la matrice. Durant le stockage long terme, la pression dhlium dans la matrice monte plusieurs atmosp

19、hres. Cest donc la stabilit de la matrice soumises aux dsintgrations qui doit tre teste. . vi NORME INTERNATIONALE ISO 6962:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 1 nergie nuclaire Mthode dessai normalise de la stabilit long terme lirradiation alpha des matrices de confinement des dchets radioactifs de

20、 haute activit 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie une mthode permettant dvaluer la stabilit long terme dun solide soumis aux dsintgrations , par dtection de toutes les modifications des proprits dun chantillon irradi. Le matriau jusqu prsent retenu est un verre au borosil

21、icate, mais des alternatives possibles comprennent des cramiques ou des vitrocramiques, ou des verres de compositions diffrentes. 2R frences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. P

22、our les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 16797, nergie nuclaire Test de durabilit chimique en mode Soxhlet Application aux matrices vitrifies des dchets radioactifs de haute activit 3 Termes et dfinitions Pour les besoin

23、s du prsent document, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 3.1 dchet radioactif tout rsidu contenant des matires radioactives qui ne peuvent tre considres actuellement comme valorisables ou conomiquement rcuprables 3.2 colis, colis de dchets produit de conditionnement comprenant le dchet a

24、insi que tout conteneurs(s) ou toute(s) barrire(s) interne(s) (blindage ou revtement interne par exemple), prpar conformment aux exigences sappliquant la manipulation, au transport, lentreposage et/ou au confinement 3.3 dchet le dchet proprement dit dans son tat physique et chimique, aprs traitement

25、 et conditionnement avant emballage; le dchet est un lment du colis de dchet 3.4 conteneur enveloppe externe dun colis de dchets ISO 6962:2004(F) 2 ISO 2004 Tous droits rservs 3.5 matrice matrice de dchets partie du dchet, contenu dans un colis de dchets, au sein de laquelle sont disperses des subst

26、ances radioactives 4P r i n c i p e La plupart des dplacements atomiques tant causs par les noyaux de recul, une irradiation externe avec des particules nest pas considre comme une simulation satisfaisante. Pour obtenir une simulation satisfaisante, il faut prparer des chantillons de la matrice choi

27、sie de faon raliste en utilisant les mmes proportions que les lments constitutifs des produits de fission, les lments radioactifs nayant pas de nuclides inactifs seront, pour des raisons pratiques, remplacs par des simulants spcifiques. Ces chantillons sont ensuite dops avec un metteur de priode rel

28、ativement courte, de faon ce quils puissent intgrer en quelques annes des doses quivalentes (nombre de dsintgrations par gramme) aux doses intgrables long terme. NOTE La diffrence de dbit de dose entre le dchet rel et la forme dope ncessite ltude de cet aspect des choses. Il est alors possible dexam

29、iner lvolution des proprits physiques importantes. Il convient de remarquer que cest le changement dtect dans les proprits de la matrice sous leffet des radiations qui est important. Le test ISO 16797 de lixiviation en mode Soxhlet permet de dtecter, de faon satisfaisante, lvolution de laltration de

30、 la matrice tudie, bien quil nait quune reprsentativit limite dans le contexte environnemental du stockage. 5M thodologie de test 5.1 Calcul de la dose intgrer La concentration des actinides dans le combustible retrait peut tre calcule en utilisant un code informatique. Il faut ensuite valuer la qua

31、ntit dactinides dj incorpors, ou incorporer, au flux de dchets fortement radioactifs de linstallation de retraitement. Si lon ne dispose pas de cette information on considrera que tout le curium et tout lamricium, ainsi que du plutonium, sont les principaux radio lments contribuant la dose intgre pa

32、r la matrice aprs plusieurs milliers dannes. La dure de vieillissement sur laquelle la simulation est mene doit alors faire lobjet dune dcision. Il est recommand denvisager au moins plusieurs milliers dannes (entre 1 000 et 10 000 ans par exemple). Pour des dures courtes 238 Pu, 244 Cm et 241 Am son

33、t les nuclides prpondrants prendre en considration. Pour des dures longues, 239 Pu et 240 Pu contribuent la dose intgre. 5.2 Choix du nuclide utiliser Il convient dutiliser des metteurs alpha vie courte pour doper la matrice de confinement simule: 238 Pu, 241 Am, 242 Cm, 244 Cm sont les principaux.

34、Le choix effectu dpend souvent de la disponibilit des dopants. Les critres suivant sont nanmoins considrer. a) Le 238 Pu est plus facile manipuler que tout autre metteur vie plus courte. b) Les priodes radioactives tant de: 238 Pu 87,7 ans, 241 Am 433 ans, 242 Cm 163 jours, et 244 Cm 18,1 ans, 0,5 %

35、 1 %ISO 6962:2004(F) ISO 2004 Tous droits rservs 3 pour une dose donne il faut ajouter plus damricium ou de plutonium que de curium. c) la solubilit de loxyde de plutonium tant limite dans certaines matrices complexes, la prparation de lchantillon peut conduire de loxyde de plutonium insoluble et le

36、s actinides risquent de se rpartir de manire ingale dans les diffrentes phases de lchantillon. Pour vrifier quil ny a pas de sgrgation globale, il convient de pratiquer une autoradiographie et un examen microscopique sur une prouvette dcoupe lintrieur de lchantillon. Une fois la dose requise dcide,

37、on dtermine la concentration ncessaire du nuclide choisi donnant cette dose dans un dlai raisonnable. Le calcul doit se faire, l encore au cas par cas, en raison des variations de puret isotopique de lactinide disponible. 6 Composition de lchantillon La composition de lchantillon dessai doit tre aus

38、si voisine que possible de celle des dchets industriels. Lobjectif tant daltrer au minimum les caractristiques chimiques de la matrice il faut ajouter du curium aux dchets simuls, sur la base dun atome pour un atome, au lieu a) dautres actinides, et b) dautres lments de terres rares. De mme, le 238

39、Pu doit remplacer dabord le crium ou luranium, puis, si ncessaire, certaines terres rares. Il faut prparer des chantillons non dops pour permettre deffectuer des comparaisons. 7P r paration de lchantillon La prparation de lchantillon peut tre teste, par exemple, par autoradiographie et examen au mic

40、roscope. Il est essentiel de vrifier la distribution uniforme du dopant dans le matriau. Pour un matriau non vitreux, la distribution des actinides dans les phases cristallines, doit tre connue et le dopant doit se rpartir de la mme faon. Sinon une bonne reprsentativit de la simulation ne peut pas t

41、re obtenue. En effet, les particules (responsables de phnomnes dionisation), peuvent pntrer dans les phases adjacentes celles o la dsintgration se produit. Les noyaux de recul, qui gnrent les dplacements atomiques, parcourent de faibles distances (environ ) et provoquent un dommage uniquement dans l

42、es phases o la dsintgration a lieu. 8 Mesures avant stockage Il convient que les mesures suivantes soient effectues sur chantillons dops et non dops ds la fin de leur prparation. Elles concernent: a) la vitesse initiale de lixiviation de la matrice, b) la masse volumique, c) lexamen optique et micro

43、scopique dun chantillon, d) lexamen par diffraction des rayons X, e) la chaleur dgage, f) les proprits mcaniques (facultatif). Les techniques utiliser sont explicites lArticle 10. 9 Stockage Les chantillons doivent tre stocks temprature ambiante et sous air sec ou sous atmosphre inerte comme par exe

44、mple largon, pendant toute la priode de lessai, qui est souvent dune anne ou plus. Facultativement il est possible de stocker une seconde srie dchantillons une temprature plus leve, approprie aux conditions de stockage. NOTE En effet, si les dchets, qui ont t refroidis pendant plusieurs annes, doive

45、nt tre solidifis dans des cylindres de grand diamtre, la vitesse de refroidissement au voisinage du centre du solide sera trs lente et il peut savrer adquat de conserver un chantillon une temprature leve. Il semble nanmoins probable que les effets des rayonnements aillent en sattnuant lorsque la tem

46、prature augmente, do limportance de stocker les chantillons la temprature minimale que connatra le solide. 100 AISO 6962:2004(F) 4 ISO 2004 Tous droits rservs 10 Mesurages pendant et aprs le stockage 10.1 Gnralits Dans le contexte dun stockage ou dans celui des matrices de confinement des dchets de

47、haute activit, les proprits les plus importantes tudier sont: la vitesse initiale de lixiviation de la matrice, la masse volumique, lnergie stocke et lintgrit structurale. Dans certains cas, le dgagement dhlium peut tre important. Dans ce contexte, il est impratif de dtecter les modifications dues au rayonnement et en consquence, il convient de suivre la mm