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Theses

Étude et réalisation d’un lidar Raman pour la détection d’hydrogène et de vapeur d’eau dans une alvéole de stockage de colis radioactifs

Résumé : Le projet Cigéo, mené par l’ANDRA, vise à permettre à l’horizon 2030 le stockage géologique des déchets les plus radioactifs du parc nucléaire français. Ces déchets, qui seraient placés dans des alvéoles souterraines de plusieurs centaines de mètres, sont susceptibles de relâcher de l’hydrogène gazeux (H2), un gaz inflammable dans l’air lorsque sa concentration dépasse 4%. Pour la sécurité des installations, il est indispensable de s’assurer que la concentration de H2 dans les alvéoles de stockage reste inférieure à sa limite de dangerosité. L’objectif de cette thèse, menée à l’ONERA, est de concevoir et réaliser un Lidar permettant de profiler à distance la concentration de H2 (0-4%), sur plusieurs centaines de mètres, avec une forte résolution spatiale (< 3 m), et de proposer ainsi un moyen non intrusif de détection et de prévention du risque lié à l’hydrogène. Le principe retenu est celui d’un Lidar Raman vibrationnel dans le domaine ultra-violet (355 – 420 nm). Pour sa conception, nous avons pris en compte les conditions particulières prévues dans les alvéoles de stockage. Une chaine de détection très sensible à comptage de photons a été choisie et mise en oeuvre, basée sur des détecteurs SiPM (Silicium Photomultiplier). La nécessité d’employer une voie de mesure de la vapeur d’eau, simultanément à l’hydrogène, a été mise en évidence et est liée au recouvrement partiel des spectres de diffusion Raman de H2 et H2O. Un analyseur spectral à trois voies de mesure (H2, H2O, et N2 utilisé comme référence) a été conçu et mis en place. Une méthode de traitement de signal en temps réel a enfin été réalisée pour visualiser les profils de concentrations de H2 et H2O. L’ensemble du système lidar a pu être testé dans une scène de portée réduite (100 m) permettant des relâchements d’hydrogène. Des mesures simultanées de profils de vapeur d’eau naturelle et de dihydrogène (0-2%) ont pu être démontrées avec succès à 85 m, avec une résolution spatiale et temporelle de 1 mètre et 1 minute respectivement, pour une détectivité de 600 ppm.
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Contributor : Abes Star :  Contact
Submitted on : Friday, July 13, 2018 - 11:09:19 AM
Last modification on : Wednesday, June 3, 2020 - 3:12:31 AM
Document(s) archivé(s) le : Monday, October 15, 2018 - 2:40:21 PM

File

73814_LIMERY_2018_archivage.pd...
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  • HAL Id : tel-01838254, version 1

Citation

Anasthase Limery. Étude et réalisation d’un lidar Raman pour la détection d’hydrogène et de vapeur d’eau dans une alvéole de stockage de colis radioactifs. Géophysique [physics.geo-ph]. Université Paris-Saclay, 2018. Français. ⟨NNT : 2018SACLV005⟩. ⟨tel-01838254⟩

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