Etude cinétique de formation, d’agrégation et spéciation des oxydes d’iode (IO_x)
dans l’enceinte d’un réacteur nucléaire en situation d’accident grave

Résumé du projet et résultats attendus

En cas d’accident nucléaire « grave », de l’iode radioactif est susceptible d’être dispersé dans l’environnement, pouvant provoquer des conséquences radiologiques importantes au niveau des populations. Afin de mieux quantifier ces éventuels rejets, la Direction de la Prévention des Accidents Majeurs de l’IRSN cherche à identifier et à comprendre les mécanismes chimiques mis en jeu dans l’enceinte d’un réacteur si un tel scénario se produisait.

Deux formes d’iode sont susceptibles d’être relachées dans l’environnement: l’iode inorganique (I₂) et l’iode organique (RI ou R représente une chaine alkyle). Récemment, une troisième espèce d’iode inorganique a été détectée. Il s’agit des oxydes d’iode de type « IO_x» ou « IN_yO_x» (nitroxides d’iode). Il peuvent provenir de la réaction de I₂, RI et/ou HI sous l’effet de l’irradiation avec les produits de radiolyse de l’air. D’après les données existantes de la littérature :

          - les oxydes d’iode semblent avoir une faible pression de vapeur saturante. Ils condensent rapidement, menant à la formation de fines particules en suspension (aérosols), capables de s’agréger entre elles pour former des agrégats de particules dont le mécanisme de formation et le comportement sous irradiation sont mal connus,

           - les nitroxides d’iode (IN_yO_x) n’ont quant à eux jamais été observés avec un comportement de type aérosols d’après les données de la littérature car ils semblent peu stables au delà de 0°C.

Les objectifs sont d’étudier les mécanismes de formation des aérosols d’oxydes d’iode en phase gazeuse dans des conditions proches de celles régnant dans un bâtiment réacteur en cas d’accident grave. La taille des aérosols qu’ils forment, leur comportement dans diverses conditions (température, humidité, composition de l’atmosphère) et cinétique de formation sont des données à recueillir sur la base d’expériences analytiques spécifiques. Le but est ensuite d’élaborer une modélisation de la formation de ces espèces particulaires d’une part, et leur agrégation (menant à la formation d’aérosols) d’autre part. Deux approches seront mises en œuvre:

           - une approche détaillée permettant de modéliser les réactions chimiques d’un point de vue radicalaire en présence d’irradiation. Le logiciel IODAIR de l’IRSN pourra être mis à jour sur la base d’un travail bibliographique.

           - un modèle de nucléation puis d’agrégation/coagulation, reproduisant l’association des molécules en particules en phase gazeuse dans un premier temps, puis, l’agglomération de ces particules, leur taille et comportement dans un second temps.

Equipes impliquées dans le projet :

Laboratoire de recherche :

• Laboratoire Chimie Provence (LCP), UMR 6264 CNRS-Université de Provence - Equipe "Instrumentation et Réactivité Atmosphérique" (IRA)

Organisme de recherche :

• IRSN

Coordination du projet :

Contact LCP : Anne MONOD et Rafal STREKOWSKI