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N°28

GSIEN - FICHE TECHNIQUE N° 31
irradiations dues aux L.W.R. plus fortes que celles prévues*


     Les problèmes des irradiations professionnelles programmées dans les LWR** ont été étudiés avec une attention croissante ces dernières années[1-3]. Selon le rapport GESMO[4]. publié par la Commission de contrôle nucléaire américaine (NCR) en 1976, cette irradiation devait être la seule contribution importante à la dose reçue par le corps entier pendant tout le cycle du combustible nucléaire. Pour les 40 années de dose nécessitées par le programme nucléaire américain, une moyenne sur 25 années de fonctionnement (1975-2000) avait été estimée à environ 2.000 hommes rem/GW(e) an. Environ la moitié de cette dose n'est pas professionnellement programmée. Environ un quart de la dose, soit 750 h rem/GW(e) an est due à une irradiation professionnelle programmée dans les LWR.
     Les moyennes annuelles actuelles des irradiations dans les LWR obtenues à partir des documents recueillis par la NRC depuis 1969[5-7] montrent un excès de 1.000 h rem/ GW(e) an (table 1 extraite de la réf.[7]).
     A cause de l'activation des matériaux, l'irradiation professionnelle programmée dans les réacteurs s'accroît avec le vieillissement du réacteur; ceci indique que les moyennes d'irradiation s'accroîtront davantage dans une industrie nucléaire comportant relativement plus qu'actuellement de réacteurs ayant déjà un certain temps de fonctionnement[1-2]. Il est utile de souligner avec force que tout accroissement de l'irradiation à partir des niveaux actuels devrait être évitée.
     Les Instituts de protection contre les radiations des cinq pays scandinaves ont essayé de limiter l'irradiation professionnelle programmée dans les réacteurs, à 200 h rem/ GW(e) et récemment cette limite a été reprise pour les programmes nucléaires en cours de réalisation[9].
     Actuellement, les connaissances sont trop limitées pour faire des prédictions valables sur les performances futures des réacteurs, à partir de ceux existants, sans parler de ceux en cours de construction ou de ceux qui seront construits avec, comme objectif, une irradiation immédiate.
     Mais l'étude complète des LWR actuellement en fonctionnement peut se révéler très utile pour réaliser correctement les futurs réacteurs.
     Les résultats rassemblés dans les figures 1 à 5 sont extraits de la réf.[7]. C'est une publication de Charles HINSON et Barbara BROOKS faite avec la documentation de la NRC; elle doit être considérée comme préliminaire.
     Dans le tableau 2 sont rassemblées les informations sur les LWR étudiés. Les données portées sur les courbes se rapportent aux irradiations professionnelles cumulées en homme-rem, données en fonction de l'énergie électrique produite, mesurée en GigaWatts/an. Chaque point correspond à une année calendaire de fonctionnement.
     Sur les figures 1 à 4 les données sont rassemblées de façon à pouvoir comparer des réacteurs ayant les mêmes années de fonctionnement.
     La figure 1 donne les LWR dont la première année de plein fonctionnement est 1969 et 1970.
     La figure 2, ceux de 1971 et 1972 (sauf pour POINT BEACH).
     La figure 3, ceux de 1973 et 1974 et la figure 4, ceux de 1975.
     Les réalisations les plus récentes ne sont pas montrées puisque leur histoire est trop courte.
     Sur la figure 5 sont montrées les analyses d'INDIAN POINT et DRESDEN: deux centrales avec chacune deux réacteurs mais ayant démarré à des dates différentes. Si on se basait sur les dates de démarrage, OCONEC devrait figurer sur les figures 3 ou 4. Mais comme la production dépasse 5 GW(e)/an, il est plus facile de la porter sur la figure 5. Finalement sur la figure 6 se trouvent trois centrales ayant démarré en 1969. Notons que la comparaison est impossible entre ces trois centrales ainsi qu'entre IDIAN POINT, DESDEN et les autres réacteurs, parce que leurs données ne sont pas extraites du rapport de la NRC. Cependant, leur fonctionnement est montré pour avoir un aperçu complet de la situation.
suite:
     Quoique l'irradiation relevée sur chaque site varie d'un réacteur à l'autre, trois conclusions générales se dégagent:

1. Figures 1 à 3:
     Toutes les courbes montrent un accroissement des doses d'irradiation (irradiation par unité d'énergie produite). Cet accroissement est fonction du vieillissement de l'installation. Cette tendance est particulièrement évidente sur la figure 1 mais également claire sur les figures 2 et 3. Pour pouvoir comparer les différentes courbes, une ligne en pointillé représente les 570 h rem/ GW(e)/an sur chaque graphique. Rappelons que c'est la moyenne que la NRC recommandait pour le fonctionnement entre maintenant et l'an 2000.
     L'irradiation actuelle relevée pour chaque site est nettement au-dessus de cette valeur après quelques années de fonctionnement.
     Sur la figure 1, tous les réacteurs sont déjà en phase d'accroissement de dose.
     Sur la figure 2, un site se maintient juste au-dessus de la limite (POINT BEACH). Parmi les réacteurs dont le plein fonctionnement se situe entre 73-74 (figure 3), quatre centrales sont entrées plus vite dans leur période d'accroissement, tandis que parmi les réacteurs démarrés en 1975 (figure 4), un seul centre semble aussi avoir un fort accroissement des doses (PEACH BOTTOM).
     Pour les sites les plus anciens une irradiation moyenne entre 1.500 et 2.500 h rem/ GW(e)/an apparaît raisonnable après les premières années. De même sur la figure 3 ces valeurs ne semblent pas déraisonnables.
     Pour les sites les plus anciens une irradiation moyenne entre 1.500 et 2.500 h rem/ GW(e) an apparaît raisonnable après les premières années. De même sur la figure 3 ces valeurs ne semblent pas déraisonnables.
     Cette observation appuie les arguments mis en avant par MARTIN et GARRETT et souligne le besoin de prévenir l'augmentation des doses (voir à ce sujet GARRETT et ANDERSON[3].

Figure 1

Energie cumulée GWe/an
Doses d'irradiation cumulées pour les LWR dont le plein fonctionnement est entre 1969 et 1970. Le dernier point est en 1971 (Ginno démarrage en mars 70, n'est pas en plein fonctionnement en 70). La ligne en pointillés donne les 570 h x rem/ GWe/an et est donnée comme référence sur toutes les figures (2 à 6). C'est la limite que la NRC avait estimée pour les LWA entre 1975 et 2000 (GESMO 1976).
Figure 2

Energie cumulée GWe/an
Doses d'irradiation cumulées pour les LWR dont le plein fonctionnement est entre 1971 et 1972 (dernier point 1977). Le second réacteur à Point Beach a démarré en 1973 et devrait être sur la fig. 3. Cependant comme le rapport de la N RC donne les doses cumulées  pour 2 unités, ils sont portés sur cette figure même s'ils ont démarré après.

p.10
* Robert O POHL Nuclear Engineering International (Fev. 79) (Traduction Monique SENE).
** LWR: Light Water Reactor: réacteurs à eau légère (PWR et BWR).
     2) La dose pour les centrales les plus vieilles n'approche pas encore une valeur constante quoique la dispersion des données puisse masquer l'effet.
     De la même façon, il est encore trop tôt pour expliquer pourquoi la dose croît plus vite pour les sites d'âge intermédiaire que pour les sites les plus récents. Il n'y aura pas de changement dramatique.
     3) Après de différents LWR il a été relevé des différences surprenantes dans les doses mesurées même pour des réacteurs de même génération. Ceci ne permet pas de faire une analyse soignée.
     En effet, si c'est lié à des différences entre les réacteurs plutôt qu'à des causes plus ou moins accidentelles, on pourrait trouver le meilleur réacteur.
     En conclusion, avec le vieillissement des réacteurs on révèle un accroissement marqué des doses d'irradiation dans les LWR américains. Sauf si cette tendance peut disparaître, les prédictions actuelles et les limitations recommandées de moyenne d'irradiation seront largement dépassées. Une étude de l'origine de ce large dépassement de dose relevé auprès des LWR d'âge équivalent est recommandée.
Figure 3

Energie électrique cumulée GWe/an
Doses d'irradiation cumulées pour les LWR (plein fonctionnement entre 1973 ou 1971). Praine Island X Vermont Yankee - Maine Yankee (Praine Island démarré fin 1974)

Figure 4

Energie électrique  cumulée GWe/an
Doses d'irradiation cumulées (plein fonctionnement 1975). Cooper Station Kewanee Arkansas; X Three Mile Island.

suite:
Figure 5

Energie  cumulée GWe/an
Doses d'irradiation cumulées pour deux centrales avec des réacteurs ayant démarré à différents moments. On a ajouté Oconee parce aue les unités sont compatibles.

Figure 6

Energie électrique  cumulée GWe/an
Doses d'irradiation cumulées pour les LWR démarrés avant 1969.

Table 1
Moyenne annuelle de l'irradiation dans les LWR américains

 
Nbre de réacteurs
Moyenne annuelle h rem/GWe/an
1969
7
1.100
1970
9
1.700
1971
11
1.200
1972
17
1.200
1973
23
1.800
1974
32
1.300
1975
44
1.100
1976
53
1.200
p.11

Table 2
Toutes les centrales LWR américaines démarrées avant 1975 (réf.[7])
Centrale
Type
Puissance (MWe)
Démarrage
Figure
1ère année des données
Arkansas 1
PWR
836
12/74
4
1975
Big Rock Point
BWR
71
3/63
6
1969
Brown's Ferry 1, 2
BWR
2x1.065
8/74-3/75
4
1975
Cooper Station
BWR
764
7/74
4
1975
Dresden 1, 2, 3
BWR
197, 722, 773
7/60-6/72-11/71
5
1969
Fort Calhoun
PWR
443
6/74
4
1975
Ginna
PWR
470
3/70
1
1970
Haddam Neck (Conn. Yankee)
PWR
550
1/68
1
1969
Humbolt Bay
BWR
63
2/63
6
1969
Indian Point 1, 2
PWR
265-864
10/62-8/73
5
1969
Kewaunee
PWR
515
6/74
4
1975
Lacrosse
BWR
48
9/69
1
1971
Maine Yankee
PWR
760
12/72
3
1973
Millstone Pt. 1
BWR
647
3/71
2
1972
Monticelleo
BWR
536
6/71
2
1972
Mine Mile Pt.
BWR
610
12/69
1
1970
Oconee 1, 2, 3
PWR
3x871
1/73-9/74-12/74
5
1974
Oyster Creek
BWR
620
12/69
1
1969
Palisades
PWR
684
12/71
2
1972
Peach Bottom 2, 3
BWR
1.051-1.035
12/74
4
1975
Pilgrim
BWR
670
12/72
3
1973
Point Beach 1, 2
PWR
2x495
12/70-4/73
2
1972
Prairie Island 1, 2
PWR
2x520
12/73-12/74
3
1974
Quad Cities 1, 2
BWR
2x769
2/73-3/73
3
1973
Robinson 2
PWR
665
3/71
2
1971
San Onofre 1
PWR
430
1/88
1
1969
Surry 1, 2
PWR
2x788
12/72-3:73
3
1973
Three Mile Island 1
PWR
792
9/74
4
1975
Turkey Pt. 3, 4
PWR
2x666
12/72-9/73
3
1972
Vermont Yankee
BWR
504
11/72
3
1973
Yankee Rowe
PWR
175
7/61
6
1969
Zion 1, 2
PWR
2x1.015
12/73-9/74
3
1974
BIBLIOGRAPHIE

1. ALAM MARTIN Occupational Radiation Exposure in LWR's Increasing Nuclear Engineering International, Janv. 1977 (p. 32-34).
2. Philip M. GARRET Current Trends in occupational Radiation Exposures at US Commercial Power Reactors, Nuclear Engineering International Avril 77 (pp. 51-54).
3. R.C. ANDERSON et S.W.W. Schor-Coordinated Design Reviews to Improve Acces and Reduce Radiation Exposure, Nuclear Engineering International, Mars 78 (p. 45).
4. US Nuclear Regulatory Commission, Final Generic Environmental Statement on the Use of Recycle Plutonium in Mixed Oxide Fuel LWR (GESMO Report) NUREG 002 - Aout 1976.

5. T.D. MURPHY et G.S. HINSON, Occupational Radiation Exposure at LWR (1969-'974) NRC NUREG 75: 103 Juin 1975.
6. T.D. MURPHY, N.J. DAYEM, J.S. BLAND et W.J. PASCIAK Occupational Exposure at LWR 1969-1975 NRC NUREG-O 109 - Aout 1976.
7. L.A. JOHNSON, Occupational Radiation Exposure at LWR NRS NUREG - 0323 - Mars 1978.
8. Report on the Applicability of International Protection Recommendations in the Nordic Countries. The Radiation Protection Institutes in Denmark Finland, Iceland, Norway and Sweden; B. LINDELL, ed. Liber Tryck Stockholm 1975, p. 306.
9. Karl Z. MORGAN Cancer and low level lonizing Radiation Bull. Atomic Sci. 34, 30, Sept. 1978.
10. C.S. HINSON et B. BROOKS NRS Private Communication 1978.
 p.12

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