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30 avril 2020 | Les réseaux de Bragg pour la surveillance en environnements sévères

List Reseaux de bragg 250
© Steve Young– Adobe Stock

Résistant aux effets combinés des fortes températures et des radiations (gamma, neutrons), les réseaux de Bragg dits « régénérés », sur lesquels travaille le CEA List, institut de CEA Tech, pourraient être utilisés pour le suivi de l’état de santé de structures en environnements difficiles.

Le monitoring de structures en environnements sévères nécessite des capteurs adaptés. Les réseaux de Bragg sont utilisés pour fournir des cartographies de température au sein d'installations complexes telles que les réacteurs nucléaires, qui sont le siège de flux neutroniques intenses. Leur comportement sous l'effet combiné des hautes températures et des rayonnements gamma et neutrons n'avait jusqu'alors été que peu étudié. L'institut Carnot CEA List collabore avec d'autres directions du CEA et avec le SCK en Belgique pour tester cette technologie prometteuse au sein d'irradiateurs gamma et de réacteurs de recherche.

Constitués de motifs gravés par laser sur fibre optique et traités thermiquement selon un procédé dit « de régénération », pour résister à des températures pouvant atteindre 900 °C, les réseaux de Bragg régénérés* constituent une classe de réseaux de Bragg particulièrement adaptée aux environnements sévères. Les chercheurs ont montré qu'avec des capteurs soumis à une dose de rayonnement gamma de 1 MGy et à une température de 250 °C, l'erreur de mesure de température consécutive à l'irradiation est inférieure à 2,7 °C, soit du même ordre de grandeur que pour une dose dix fois moindre à température ambiante.

Les hautes températures paraissent donc avoir un effet bénéfique sur le comportement sous radiations des réseaux de Bragg régénérés. De prochains essais avec suivi en ligne permettront d'identifier les paramètres optimums de fabrication de ces réseaux pour une utilisation en réacteurs de recherche. Avec en perspective un monitoring beaucoup plus fin du pilotage de ces réacteurs par de la mesure in core.

*Les réseaux de Bragg agissent comme des miroirs réfléchissant la lumière d'une longueur d'onde bien précise appelée longueur d'onde de Bragg. Toute variation de la longueur d'onde réfléchie par le réseau permet de remonter à la variation locale de la température, qui peut ainsi être mesurée.

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