Mesure du bore

Le bore naturel est un element hautement neutrophage dans le domaine thermique. La teneur en isotope 10 du bore naturel n’est pas tres elevee, environ 19,8 %, mais sa section efficace de capture est si grande (~3000 barns) qu’il suffit d’une faible variation de la teneur en acide borique de l’eau du circuit primaire pour obtenir une grande variation de la reactivite du creur. Le bore est utilise pour suivre Revolution des poisons neutroniques comme le xenon lors des transitoires de puissance ou compenser l’usure du combustible nucleaire.

Pour mesurer la concentration en bore, un prelevement liquide d’environ cinq litres est effectue sur chacune des boucles primaires en fonctionnement apres homogeneisation dans le creur et sur le circuit RRA, ou encore dans le RCV, a l’arret. Ce prelevement est amene devant le boremetre, dispositif permettant une mesure relative de la concentra­tion en bore. Le principe de fonctionnement du boremetre repose sur l’attenuation d’une source d’americium-beryllium fournissant des neutrons selon la reaction :

243Am ^ a ^ 9Be(a, n^C

Les neutrons generes sont captures par l’isotope 10 du bore selon la reaction :

50B (n, a)3Li

Une chambre d’ionisation permet de collecter les charges dues au rayonnement alpha. L’electronique associee permet apres mise en forme des impulsions de relier le niveau de comptage a la concentration en bore, pour une temperature et un debit donne du prelevement. La concentration en bore 10 est alors fonction du nombre de particules alpha detectees. Le boremetre est uniquement sensible au bore 10. Le temps de mesure avec le boremetre apres etalonnage est de l’ordre de trois minutes pour une precision de l’ordre de 3 %.

Les conditions de fonctionnement du boremetre sont les suivantes :

• debit maximal : 80 litres/heure;

• temperature maximale : 35 °C.

Les parametres thermohydrauliques du prelevement doivent etre les plus stables pos­sibles. La temperature de l’eau primaire prelevee (apres depressurisation et refroidisse — ment) pour analyse en exploitation normale n’est pas regulee. En moyenne, elle est voi — sine de 25 °C alors que lors des operations d’etalonnage du boremetre, la temperature de l’eau analysee est regulee a 35 °C, d’ou la necessite d’une correction. Le boremetre doit etre controle et surtout etalonne periodiquement, une fois par semaine pratiquement, par analyse chimique du prelevement.

Les chimistes determinent une mesure de reference de la concentration en bore avec une base (soude) permettant de doser l’acide borique, tous isotopes confondus par titri — metrie. Cette mesure est cependant assez longue, de l’ordre de la demi-heure avec une precision de l’ordre du %.

On voit l’interet pratique du boremetre : facilite et rapidite d’obtention de la mesure, faible fluctuation. Mais en fait, la mesure du chimiste fait foi puisque c’est la reference a partir de laquelle le boremetre est etalonne une premiere fois et qu’il est recale ensuite.

La comparaison entre les deux modes de mesure n’a de sens que si l’enrichissement en bore 10 ne varie pas. Or, il peut varier legerement pour deux raisons :

• La mesure de la concentration en bore est entachee d’une certaine erreur liee a la composition isotopique precise du bore naturel, legerement variable en fonction des echantillons et des fournisseurs. Les mesures d’enrichissement effectuees sont typiquement comprises entre 19,8 % et 20,1 %. Il faut aussi signaler l’existence d’usines d’enrichissement en bore 10, ce qui implique l’existence d’enrichissement variable et de bore appauvri. Signalons toutefois que le bore enrichi n’est pas utilise en France.

• Il faut aussi prendre en compte l’usure du bore en fonction de l’avancement dans le cycle en raison de la disparition progressive des noyaux de bore 10, les plus ab — sorbants. Supposons que le bore ne sejourne effectivement qu’un dixieme de temps dans le creur. Le flux integre correspondant a une annee de fonctionnement, pour Ф^є = 0,4 ■ ^ sera:

1

«kermique = 0,4 • 1014— • 365 • 24 • 3600 = 1,3 • 1019

Pour une section efficace d’absorption du bore 10 de 2100 barns, l’enrichissement en bore 10 diminue de 3 % en valeur relative et peut ainsi passer de 19,8 % a 19,3 % au cours d’un cycle d’utilisation.

Les hypotheses retenues pour ce calcul sont pessimistes mais montrent que l’effet d’usure est a prendre en compte lorsque l’utilisation du bore est prolongee comme dans le cas du recyclage.

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