Innovation dans la caractérisation des déchets radioactifs historiques
SYSCADE et le SCK CEN unissent leurs forces dans le cadre du projet ANUBIS
Comment gérer les déchets radioactifs en l'absence de données historiques ? Dans le cadre du projet ANUBIS, le SCK CEN travaille avec SYSCADE sur une solution innovante à ce défi. SYSCADE, une spin-off de Delta Services Industriels (DSi), développe des technologies mobiles pour la caractérisation radiologique des déchets historiques non conditionnés dans des fûts de 220 litres. Ce type de déchets provient d'activités passées pour lesquelles la documentation est incomplète ou perdue, et pour lesquelles d'autres réglementations s'appliquaient, ce qui rend la composition et l'origine exacte de ces déchets incertaines. Le SCK CEN utilise cette technologie mobile pour analyser de manière non destructive les fûts de déchets et affiner les méthodes d'analyse.
Quand l'IA rencontre la radioactivité
Le conteneur mobile de SYSCADE combine la spectrométrie gamma et la tomographie à rayons X pour inspecter de manière non destructive le contenu des fûts de déchets. Cette combinaison permet d'identifier avec précision les radionucléides et d'estimer leur activité de manière fiable. Le SCK CEN y ajoute sa propre méthode innovante d'inférence bayésienne, qui cartographie les incertitudes des mesures avec plus de précision que les modèles classiques. Cette méthode est idéale pour les problèmes « inverses », où l'on essaie de déterminer exactement ce qui se trouve dans le fût de déchets en se basant sur des mesures.
Bien que ce concept ne soit pas nouveau, le SCK CEN porte cette inférence bayésienne à un niveau supérieur. Dans le cadre de sa thèse de doctorat, Victor Casas Molina (SCK CEN & UGent) développe un modèle 3D innovant spécialement conçu pour la caractérisation des déchets radioactifs. Il s'agit du premier modèle à combiner des images de tomodensitométrie avec une approche bayésienne, permettant une reconstruction tridimensionnelle du contenu du fût, y compris le degré de certitude de cette estimation. Cette méthode est d'autant plus efficace qu'elle intègre également les connaissances et l'expérience des experts et les traduit en une estimation de la quantité de radioactivité dans le fût, avec le degré d’incertitude correspondant.
Essais dans le bâtiment MaT
Afin de valider les méthodes d'inférence bayésienne du SCK CEN et d'améliorer le dispositif de SYSCADE, la spin-off installera temporairement son unité mobile dans le bâtiment MaT sur le site du SCK CEN. Grâce à cette unité, des mesures seront effectuées sur des fûts de déchets réels, provenant principalement du BR3, qui serviront de référence pour tester les modèles théoriques du SCK CEN par rapport à des données pratiques. L'unité de mesure est équipée :
- D’un détecteur HPGe pour la spectrométrie gamma dans différents modes de balayage. (Géométrie ouverte et Scanner gamma segmenté, avec une option de mesure angulaire)
- D’un système à rayons X de 320 kV avec détecteur numérique pour la radiographie détaillée et l'inspection du contenu du fût.
- D’un logiciel qui analyse automatiquement l'emplacement des sources radioactives, identifie et quantifie les radionucléides présents.
Chronologie
L'unité mobile est arrivée le 13 octobre et sera opérationnelle pendant plusieurs semaines. Pendant cette période, les collaborateurs du SCK CEN utiliseront ce système dans leur travail. Cette collaboration constitue une étape importante dans l'amélioration de la gestion des déchets et contribue au stockage sûr des déchets radioactifs historiques.
Impact et applications futures
La technologie développée dans le cadre du projet ANUBIS a bien plus à offrir que la simple caractérisation des déchets historiques. En principe, elle peut être appliquée à n'importe quel type de déchets radioactifs, pour autant que deux conditions soient remplies : il faut être en mesure d'estimer l'efficacité du détecteur et il faut connaître la façon dont le rayonnement est diffusé dans les déchets (c'est-à-dire la probabilité qu'un photon quitte le fût). Ce dernier point peut être vérifié à l'aide de techniques d'imagerie telles que la tomographie assistée par ordinateur (CT) ou les accélérateurs linéaires (LINAC). Les LINAC, en particulier, offrent des perspectives pour les matériaux très denses. Ainsi, en adaptant le système de mesure, la méthode peut être utilisée pour davantage d’applications.
En outre, l'approche ne se limite pas seulement à la caractérisation des déchets. Elle pourrait également être utilisée pour d'autres applications nucléaires, telles que la surveillance en temps réel de l'accumulation d'isotopes dans les réacteurs, à condition d’avoir suffisamment de données de mesure et de modèles à disposition. Grâce à la flexibilité de l’approche bayésienne, combinée à une imagerie avancée et à une modélisation probabiliste s’appuyant sur les connaissances d’experts, cette technologie ouvre la voie à un large éventail d'applications dans le secteur nucléaire.
ANUBIS et le plan de relance belge et européen
Retour en 2021. À l’époque, l'Union européenne avait accordé au SCK CEN un financement pour le projet ANUBIS, acronyme de « Advancing NUclear dismantling in Belgium through Improving Sustainability ». L'objectif principal du projet est de développer des technologies et des compétences pour maximiser, de manière rentable, la réutilisation des matériaux libérés lors du démantèlement d’installations nucléaires. Cela inclue la construction du bâtiment MaT sur le site du SCK CEN, une nouvelle installation de recherche, de développement et de démonstration et ses dispositifs associés pour soutenir l'innovation dans les projets de démantèlement en Belgique.
Le projet s'inscrit non seulement dans le plan belgo-européen de relance économique après la pandémie de COVID-19, mais aussi dans le cadre du démantèlement durable de cinq centrales nucléaires de Doel et de Tihange. « Et nous ne travaillons pas seuls », déclare An Bielen, coordinatrice du projet ANUBIS au SCK CEN. « Nous sommes déjà en train d'unir nos forces avec quatre partenaires privés. »
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