Conception et réalisation de systèmes de contrôle non destructif par mesure du rayonnement nucléaire et métrologie associée pour la quantification des radionucléides contaminant les déchets et les procédés de l'industrie nucléaire.

Numéro d'ordre: HDR 376The non destructive nuclear measurement has to provide responses for the main challenges of the nuclear industry such as nuclear facility safety, health, environnemental impact, performance, reliability and cost control. The goal of the non destructive nuclear measurement is to characterize, without any deterioration, an object contaminated by one or more radionuclides. The passive or active nuclear measurement are utilized for quantifying the radionucléides in the effluents, the liquid and solid wastes and the nuclear material hold-up. It is also deployed for the process control. In this case, it is a standard production control but, the most of the time, it controls the validity of the safety domain of the production unit. The results of these measurements are used to establish the radiological inventory or the nuclear material balance. The radiological inventory is needed for the nuclear wastes outlets while the nuclear material balance is needed to follow through with the criticality units. The most important objective is to give the quantitative and/or qualitative value and its uncertainty are confident of the radionuclides contaminating the object. This contaminated object might be of different geometrical shapes, sizes or physico-chemical compositions. In order to be efficient, the non destructive nuclear measurement has to include the apparatus, the measurement actions, the settings and the use of the coupled methodologies. I relate, in this memoir, my main research and development works that I drove or in which I took part for achieving these goals. These works are about the metrology of nuclear radiations and are used in three main types of measurement which are the gamma spectrometry, the alpha spectrometry and the passive or active neuton counting.La mesure nucléaire non destructive doit apporter des réponses aux grands enjeux de l'industrie nucléaire que sont la sûreté des installations nucléaires et la santé, l'impact environnemental, la performance, la fiabilité et la maîtrise des coûts. Elle a pour but de caractériser, sans le dégrader, un objet, contaminé par un ou des radionucléides. Qu'elle soit active ou passive, elle est déployée pour la quantification des radionucléides présents dans les effluents, les déchets liquides et solides, l'évaluation des masses de matières en rétention. Elle est aussi déployée de manière qualitative et/ou quantitative pour le suivi de procédé. Dans ce cas, elle revêt un caractère de contrôle de qualité de production mais la plupart du temps elle constitue un caractère de surveillance du respect du référentiel autorisé de fonctionnement de l'unité de production nucléaire. Les résultats issus de ces mesures alimentent directement le suivi matière et les inventaires radiologiques des produits nucléaires. La notion d'inventaire radiologique est notamment liée aux exutoires pour ce qui concerne les déchets tandis que la notion d'inventaire matière est liée au suivi des matières nucléaire des unités de criticité. L'objectif est donc de donner une valeur quantitative et/ou qualitative avec les incertitudes associées, détaillées et chiffrées, sur les radionucléides composant la contamination de l'objet. L'objet contaminé peut être de différentes formes géométriques, de taille et de composition physico-chimique. Pour être opérationnelle, la mesure nucléaire doit intégrer les appareils, les actions de mesure, l'établissement et l'utilisation des méthodologies associés. Je retrace, dans ce mémoire d' HDR, les principaux travaux de recherche et développement que j'ai mené ou auxquels j'ai participé pour répondre à ces objectifs. Ces travaux portent sur la métrologie des rayonnements nucléaires et sont appliqués sur trois principaux types de mesures que sont la spectrométrie gamma, la spectrométrie alpha et le comptage neutronique passif ou actif