La technologie de détection des neutrons et des rayons gamma, développée par Photonis Nuclear Instrumentation, est un domaine de pointe qui contribue de manière significative à la sûreté nucléaire et à la recherche.
Grâce à son expertise dans la conception et la fabrication de détecteurs de neutrons et de rayons gamma, Photonis, marque phare d'Exosens, joue un rôle essentiel dans la sécurité et le contrôle des réacteurs nucléaires, des usines de retraitement du combustible, des installations de stockage des déchets et des centres de recherche.
Photonis innove, développe, fabrique et commercialise des technologies électro-optiques haut de gamme pour la défense, la science et le nucléaire.
La détection des neutrons en tant que technologie
Étant donné qu'un neutron n'a pas de charge, un détecteur de neutrons doit intégrer un convertisseur neutron-particule ionisée. Les neutrons incidents sont capturés par le matériau du convertisseur, qui produit ensuite des particules ionisées (détectables) via une réaction nucléaire.
Les détecteurs à gaz de Photonis sont conçus pour détecter les neutrons thermiques (énergie des neutrons < 0,025 eV), de sorte que la probabilité de capture des neutrons (section efficace de capture) du matériau de détection doit être la plus élevée possible pour cette faible énergie. Nous utilisons donc l'uranium 235 (580 barns à 20 °C) pour nos chambres de fission, et le bore 10 (3840 barns à 20 °C) pour nos compteurs proportionnels doublés de bore. Photonis a également la capacité d'utiliser l'uranium 238 comme milieu de détection pour les neutrons à haute énergie.
Les chambres à fission sont des composants essentiels pour la surveillance du flux de neutrons dans les réacteurs. Elles peuvent être utilisées pour détecter les neutrons thermiques dans des flux élevés, surveiller la consommation du combustible nucléaire, et contrôler la puissance dans les plages de source, intermédiaire et de puissance.
Les détecteurs de neutrons à gaz sont conçus pour fonctionner selon trois modes :
- Mode impulsion : analyse et compte les impulsions individuelles du détecteur, idéal pour indiquer la plage de source.
- Mode fluctuation, ou mode Campbell : analyse les fluctuations du courant continu provenant du détecteur. Cette méthode est particulièrement efficace pour discriminer le bruit gamma et est idéale pour les plages intermédiaire et de puissance.
- Mode courant : mesure la moyenne du courant continu provenant du détecteur et est généralement utilisé pour la détection dans la plage de puissance.
Les chambres à fission sont remplies du gaz approprié pour permettre un fonctionnement à haute température et une réponse rapide, tout en étant extrêmement résistantes aux radiations.
La détection gamma en tant que technologie
Dans les détecteurs gamma, les radiations gamma produisent des électrons en interagissant avec le matériau de la cathode et le gaz de remplissage. Ces électrons ionisent le gaz, et les porteurs de charge sont collectés par les électrodes. La charge résultante est fournie sous forme de courant continu à l'électronique de mesure. Les électrons primaires sont créés par plusieurs mécanismes d'interaction :
- Effet photoélectrique
- Diffusion Compton
- Production de paires
L'efficacité de ces mécanismes dépend de l'énergie des quanta gamma, du matériau et de l'épaisseur de la cathode, ainsi que du type et de la pression du gaz de remplissage. La sensibilité du détecteur dépend donc fortement de sa conception, mais elle reste toujours liée à l'énergie. En raison de la prédominance de l'effet photoélectrique, la sensibilité maximale du détecteur se situe autour de 80 keV. Pour des énergies gamma élevées (> 500 keV), la sensibilité peut chuter à un centième de la sensibilité maximale pour une même conception mécanique.
Exemples d'applications du produit dans une centrale nucléaire
1- Détecteurs intra-cœur (Cartographie du flux de neutrons – I&C)
- Chambres de fission 235U
2- Détecteur extra-cœur (Système de surveillance du flux de neutrons – I&C)
- Compteur proportionnel au bore 10 pour la plage de source
- Chambres de fission 235U pour les plages intermédiaire et de puissance
3- Mesureur de concentration de bore (Système de surveillance chimique – I&C)
- Compteur proportionnel au bore 10
4- Câbles MI (Système de transmission de signaux – I&C)
- Extension de câble à isolation minérale
- Traversée
5- Connecteurs pour environnement sévère
- Système de transmission de signaux – I&C
6- Détecteur à chambre d'ionisation gamma (Système de surveillance des radiations – I&C)
Des décennies d'expérience et une présence mondiale
Photonis Nuclear Instrumentation est un acteur majeur dans le domaine depuis plus de 50 ans, acquérant une vaste expertise grâce à ses collaborations avec les centrales nucléaires françaises et divers programmes de recherche. Au cours de la dernière décennie, sa clientèle s'est étendue à l'international, avec des partenariats dans des pays tels que la Suède, la Bulgarie, la Chine, la République tchèque, la Slovaquie, la Suisse, l'Ukraine et les États-Unis.
Technologie avancée d'instrumentation nucléaire
Le groupe d'Instrumentation Nucléaire de Photonis se consacre à la conception, au développement et à la mise en œuvre d'instruments spécialisés pour détecter, mesurer et analyser les radiations dans diverses applications liées au nucléaire et aux radiations. Le groupe respecte des normes de qualité strictes, opérant selon les standards ISO9001, ISO19443, RCCE (réglementations EDF), ASME NQA-1 et HAF604.
Solutions sur mesure pour l'industrie nucléaire
Les détecteurs de neutrons et de gamma de Photonis sont spécialement conçus pour l'industrie nucléaire, jouant un rôle crucial dans les centrales nucléaires, les installations de retraitement du combustible, la surveillance des sites de stockage de déchets et la recherche nucléaire. Ces détecteurs sont indispensables pour garantir la sûreté, notamment dans des conditions extrêmes telles que des niveaux élevés de radiations, des températures élevées, des pressions externes importantes, ainsi que lors d'accidents de perte de réfrigérant (LOCA) et en post-LOCA.
De plus, Photonis répond aux exigences spécifiques des Réacteurs Modulaires de Petite Taille (SMR) et des réacteurs avancés, avec l'objectif de contribuer à un avenir énergétique durable. Nous collaborons avec les développeurs de réacteurs pour fournir des solutions d'instrumentation sur mesure adaptées à chaque application SMR.
Technologies de détection polyvalentes
Photonis se distingue par l'offre de technologies de détection uniques compatibles avec divers types de réacteurs et leurs environnements de fonctionnement spécifiques. Son expertise s'étend aux réacteurs à eau pressurisée (REP), à eau bouillante (REB), à eau lourde (REL), ainsi qu'à d'autres conceptions de réacteurs. Des collaborations notables incluent Électricité de France (EDF), Framatome, le Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA), TechnicAtome et ORANO en France.
Portée et impact mondiaux
Photonis Nuclear Instrumentation intervient dans plus de 30 pays à travers le monde, apportant son expertise à des projets en Argentine, Australie, Canada, Chine, Corée du Sud, Royaume-Uni, États-Unis et dans divers pays d'Europe de l'Ouest, entre autres.
Innovation et recherche à la pointe
Photonis reste à l'avant-garde de l'innovation et de la recherche, en participant activement à des projets impliquant des réacteurs rapides tels que Phénix, Superphénix et le projet Astrid. En outre, l'entreprise continue de collaborer sur des réacteurs de recherche, dont le Réacteur Jules Horowitz (RJH), et contribue au marché de la fusion avec des projets tels que ITER et IFMIF-DONES.
Les technologies gamma et neutron de Photonis Nuclear Instrumentation jouent un rôle clé dans l'amélioration de l'instrumentation et du contrôle des réacteurs, essentiels pour la sûreté et les besoins de recherche. Nos détecteurs constituent des éléments indispensables pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des installations nucléaires et des instituts de recherche à travers le monde. L'engagement de Photonis en faveur de la qualité, de l'innovation et de la collaboration internationale continue de façonner le domaine de la technologie nucléaire, ouvrant la voie à un avenir plus sûr et plus durable.
Un savoir-faire français
Des processus de fabrication et de test éprouvés grâce à plus de 50 ans d'expérience dans la production d'instrumentation nucléaire.
- Liaison céramique-métal
- Dépôt de couche de bore par CVD
- Dépôt de couche d'uranium hautement enrichi (HEU)
- Soudage à l'arc sous argon
- Soudage laser
- Remplissage au gaz
- Test de mesure des neutrons
- Assurance qualité nucléaire pour les composants QRA
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