L'augmentation de la puissance des lasers entraine une production de plus en plus intense de particules secondaires (photons, neutrons). Ces dernières constituent un risque radiologique à mettre sous contrôle. Cinquante ans après la réalisation du premier laser, l'utilisation des lasers de recherche de nouvelle génération implique ainsi une nouvelle expertise, spécifique aux risques radiologiques.
L'Irfu qui possède l'ensemble des connaissances permettant de répondre à ce besoin vient de finaliser deux études importantes. La première concerne le projet Petal lié au CEA/Cesta. La deuxième a été réalisée pour le Laboratoire d'optique appliquée (LOA), une unité mixte Ensta Paris Tech-Ecole polytechnique -CNRS reconnue comme une grande infrastructure de recherche européenne. Ces deux études originales, basées sur la physique des interactions particules-matière, répondent chacune à des problématiques spécifiques : réaliser un inventaire précis des noyaux présents après un tir laser et maîtriser la sécurité de l'installation du point de vue de la radioprotection.
Dans le cadre de l'évaluation du statut réglementaire projet Petal, sur l'installation LIL, le CEA/DAM a réalisé un bilan des radionucléides créés suite à un tir laser pour les différents types d'expériences envisagés. Une étude complémentaire a été demandée au Laboratoire d'expertise nucléaire en assainissement et conception (Irfu/Lenac) pour l'une de ces expériences afin de déterminer le bilan radiologique de l'installation, en prenant en compte l'ensemble des réactions photo-nucléaires et d'évaluer leur influence éventuelle sur le statut réglementaire de l'installation.
L'étude du Lenac s'est appuyée sur l'expertise en physique nucléaire du service. Cette étude repose sur une évaluation des sections efficaces photo-nucléaires mises en jeu. Elle a montré que la prise en compte de l'ensemble des réactions photo-nucléaires générait une quantité de radionucléides et, en conséquence, une activité plus importante que celle intégrant uniquement l'émission de neutrons. Cet effet, qu'il était donc important de prendre en compte et qui peut aller jusqu'à un facteur dix n'a toutefois pas remis en cause le statut réglementaire de l'installation précédemment établi.
Comparaison de l'activité induite par le laser Petal en ne tenant compte que des réactions créant des neutrons (noir) ou tenant compte de l'ensemble des réactions photo-nucléaires (rouge). Le rapport des activités (courbe bleue se rapportant à échelle de droite) peut atteindre un facteur 10.
Le groupe Source de particules par laser (SPL) du LOA a fait appel au Lenac pour fournir une étude permettant d'identifier et de traiter l'ensemble des risques induits par les activités de recherche dans une de leur salle d'expériences (salle jaune) et de garantir ainsi la sécurité et la radioprotection du personnel.
Cette étude s'est inscrite dans le cadre d'un marché entre l'Ensta et l'Irfu. Elle a fait appel à trois compétences reconnues du Lenac : la modélisation des phénomènes physiques, la radioprotection et la sécurité. Quatre livrables ont été rendus au client : une étude physique, un dossier de sécurité lié aux risques radiologiques, les modes opératoires de la salle jaune, et une étude du contexte réglementaire de l'Installation classée pour la protection de l'environnement (ICPE) accompagné d'une analyse des risques. En particulier, l'étude de radioprotection a déterminé les débits de doses en fonctionnement et résiduels et abouti à un zonage radiologique de l'installation.
Distribution des débits de dose neutrons produits lors d'une expérience d'accélération d'électrons dans la salle jaune du LOA. Ces études ont permis le zonage radiologique, l'identification et la classification des risques spécifiques aux expériences dans cette salle.
Métiers : physique nucléaire, radioprotection, sécurité classique
Mots clés : laser de puissance, réaction photo-nucléaire, activation, zonage radiologique, risques
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Dernière mise à jour : 20-11-2024
