En avril 2024, le CEA-List a participé à la démonstration finale du projet CLEANDEM à l’usine Eurex de Saluggia en Italie. Organisé par la Societa Gestione Impianti Nucleari (SOGIN), l’événement a rassemblé 70 représentants d’organisations nationales et internationales œuvrant dans les domaines du démantèlement et de la gestion des déchets nucléaires. À cette occasion, le CEA-List a dévoilé les technologies développées dans le cadre de ce projet. Celles-ci soulignent l’inventivité et le dynamisme de ses innovations dans les domaines de l’assainissement et du démantèlement nucléaire, tant en matière de performance technique et de coût que de protection des personnes.
Lorsqu’une installation nucléaire arrive en fin d’exploitation, il est temps de démonter les équipements et d’éliminer la radioactivité résiduelle. Lors de ces opérations longues et complexes, il est crucial de pouvoir inspecter l’ensemble des structures afin de détecter et surveiller les zones contaminées et leurs sources, qui peuvent se nicher dans des recoins difficiles d’accès. En Europe, ces opérations d’assainissement et de démantèlement sont appelées à se multiplier1, soit en raison de la politique de sortie du nucléaire menée par plusieurs pays, soit de l’âge avancé de nombreuses installations.
Optimiser ces opérations en termes de protection des intervenants, de coût et de délai : le projet CLEANDEM (Cyber physicaL Equipment for unmanned Nuclear DEcommissioning Measurements), lancé en 2021 et coordonné par le CEA, avait pour objectif de relever ce défi qui s’impose plus que jamais. Il s’agissait notamment de mettre au point de nouvelles technologies de détection et de mesure des rayonnements ionisants en environnements difficiles et de les intégrer sur un robot terrestre piloté à distance pour finalement, en faire la démonstration en conditions réelles.
Le CEA-List a fait la démonstration de son spectro-imageur Nanopix3 à masque codé permettant de discriminer et de localiser des sources radioactives, la plus compacte et légère du monde. « Alors que les capteurs classiques fonctionnent comme des thermomètres pour mesurer la radioactivité ambiante, notre spectro-imageur est capable de visualiser précisément l’emplacement de sa source à distance », explique Maugan Michel, ingénieur-chercheur au Laboratoire Capteurs et Instrumentation pour la Mesure (LCIM) du CEA-List. Montée sur le bras d’un robot terrestre, Nanopix3 a permis de localiser et mesurer depuis une plateforme mobile, et en 10 secondes seulement, une source de rayonnement gamma dans un fût métallique situé à plusieurs mètres du robot. Traditionnellement réalisée par une recherche pas à pas et à l’aveugle d’un « point chaud » en fonction de variations du signal comme dans un jeu de cache-cache, cette mesure prend bien plus de temps et expose davantage les intervenants aux rayonnements. Observer Nanopix3 en action sur site a suscité l’enthousiasme chez les participants à l’événement.
Le CEA-List a également dévoilé son contaminamètre pixélisé dédié à la mesure de la contamination radioactive de zones vastes ou complexes. Cet instrument distingue les rayonnements bêta (à faible portée) et gamma (à longue portée et plus pénétrants), ce qui permet de différencier les rayonnements issus de l’environnement de ceux à mesurer sur les surfaces contaminées. Avantage majeur de ce contaminamètre : il est modulaire grâce à ses blocs de détecteurs indépendants de 5 × 5 cm2. Comme avec des briques de Tetris, l’assemblage de ces « pixels » en carré ou en ligne peut s’adapter aux géométries variées des zones à inspecter. Il est donc possible de mesurer de grandes surfaces en gagnant un temps précieux, mais aussi d’accéder à des endroits exigus, comme des renfoncements ou des poutrelles métalliques.
Le CEA-List a également développé une technologie de luminescence stimulée optiquement (en anglais OSL) sur fibre optique associée à un algorithme de détection de forme. À la manière d’un endoscope, la fibre optique peut être insérée dans des zones étroites et difficiles d’accès, comme les nombreux tuyaux qui parcourent les installations nucléaires. À partir des informations de déformation recueillies, la forme de la fibre optique est reconstruite en 3D jusqu’à une longueur de 6 mètres. Celle-ci est alors géolocalisée par rapport à un référentiel externe. La sonde OSL assure quant à elle une mesure de profil de débit de dose. Le couplage de ces deux technologies aboutit à des données radiologiques géolocalisées qui permettent de mener par calcul inverse des reconstitutions d’activités 3D en interne de structures inaccessibles.
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Dans le cadre de CLEANDEM, nous avons développé des instruments de détection et de mesure, dont certains embarqués sur un robot terrestre. Nous commençons un nouveau programme où nous intégrerons des capteurs encore plus légers sur des drones : les murs et la hauteur ne seront plus des obstacles infranchissables
