Les technologies avancées de détection des neutrons et des rayons gamma d’Exosens jouent un rôle essentiel dans le renforcement de la sûreté nucléaire et le soutien à la recherche scientifique.
Grâce à une expertise pointue dans la conception et la fabrication de détecteurs de rayonnement haute performance, Exosens propose des solutions indispensables pour le contrôle et la surveillance des réacteurs nucléaires, des usines de retraitement du combustible, des installations de stockage de déchets et des centres de recherche à travers le monde.
La détection des neutrons en tant que technologie
Un détecteur de neutrons doit intégrer un convertisseur de neutrons en particules ionisées, car le neutron ne possède pas de charge électrique.
Les neutrons incidents sont capturés par le matériau convertisseur, qui génère alors des particules ionisées détectables grâce à une réaction nucléaire.
Les détecteurs à gaz d’Exosens sont spécifiquement conçus pour la détection des neutrons thermiques (énergie < 0,025 eV). Afin d’assurer une efficacité élevée de capture à ces faibles énergies, nous utilisons des matériaux présentant de grandes sections efficaces de capture :
- L’Uranium-235 (580 barns à 20 °C) est utilisé dans nos chambres à fission,
- Le Bore-10 (3840 barns à 20 °C) est employé dans nos compteurs proportionnels gainés de bore.
Pour les applications nécessitant la détection de neutrons de plus haute énergie, Exosens dispose également de la capacité d’utiliser de l’Uranium-238 comme milieu de détection.
Les chambres à fission sont essentielles pour la surveillance du flux de neutrons dans les réacteurs nucléaires.
Elles permettent de détecter les neutrons thermiques dans des environnements à fort flux, de suivre l’évolution de la combustion du combustible et de contrôler la puissance du réacteur dans les plages source, intermédiaire et de puissance.
Les détecteurs de neutrons à gaz développés par Exosens sont conçus pour fonctionner selon trois modes distincts :
- Mode impulsion : détecte et compte les impulsions individuelles, idéal pour la surveillance du flux de neutrons à bas niveau dans la plage source.
- Mode Campbell (ou mode fluctuation) : analyse les fluctuations du courant pour supprimer le bruit gamma, adapté aux plages intermédiaire et de puissance.
- Mode courant : mesure le signal moyen en courant pour un contrôle précis dans la plage de puissance.
Chaque chambre à fission est remplie d’un gaz spécifiquement sélectionné pour assurer une réponse rapide et un fonctionnement à haute température, garantissant ainsi une résistance exceptionnelle aux radiations et une fiabilité à long terme dans les environnements nucléaires les plus exigeants.
La détection gamma en tant que technologie
Les détecteurs gamma fonctionnent en convertissant le rayonnement gamma en signaux électriques mesurables.
Lorsque les photons gamma interagissent avec le matériau cathodique et le gaz de remplissage du détecteur, ils génèrent des électrons à haute énergie. Ces électrons ionisent le gaz, produisant des porteurs de charge qui sont collectés par les électrodes, puis transmis sous forme de courant continu à l’électronique de mesure.
La production primaire d’électrons résulte de trois mécanismes d’interaction principaux :
- Effet photoélectrique
- Diffusion Compton
- Production de paires
L’efficacité de chacun de ces mécanismes dépend de plusieurs facteurs, notamment de l’énergie des photons gamma, du type et de l’épaisseur du matériau cathodique, de la composition du gaz de remplissage et de la pression du gaz. Par conséquent, la sensibilité d’un détecteur gamma dépend fortement à la fois de l’énergie du rayonnement incident et de la conception spécifique du détecteur.
En raison du rôle prédominant de l’effet photoélectrique à basse énergie, les détecteurs gamma atteignent généralement une sensibilité maximale autour de 80 keV. À des énergies gamma plus élevées (au-delà de 500 keV), la sensibilité peut chuter de manière significative — souvent jusqu’à un centième de la valeur maximale — selon la configuration mécanique et les matériaux utilisés.
Exemples d'applications du produit dans une centrale nucléaire
1- Détecteurs intra-cœur (Cartographie du flux de neutrons – I&C)
- Chambres de fission 235U
2- Détecteur extra-cœur (Système de surveillance du flux de neutrons – I&C)
- Compteur proportionnel au bore 10 pour la plage de source
- Chambres de fission 235U pour les plages intermédiaire et de puissance
3- Mesureur de concentration de bore (Système de surveillance chimique – I&C)
- Compteur proportionnel au bore 10
4- Câbles MI (Système de transmission de signaux – I&C)
- Extension de câble à isolation minérale
- Traversée
5- Connecteurs pour environnement sévère
- Système de transmission de signaux – I&C
6- Détecteur à chambre d'ionisation gamma (Système de surveillance des radiations – I&C)
Des décennies d'expérience et une présence mondiale
Depuis le début des années 1940, Exosens est à la pointe de l’instrumentation nucléaire, développant une expertise approfondie grâce à des collaborations historiques avec l’industrie nucléaire française et les programmes nationaux de recherche.
Au cours de la dernière décennie, notre présence s’est étendue à l’international, avec des partenariats de confiance établis dans des pays tels que la Suède, la Bulgarie, la Chine, la République tchèque, la Slovaquie, la Suisse, l’Ukraine et les États-Unis.
Technologie avancée d'instrumentation nucléaire
La division Instrumentation Nucléaire d’Exosens est entièrement dédiée à la conception, au développement et au déploiement d’instruments de précision pour la détection, la mesure et l’analyse des rayonnements dans un large éventail d’applications nucléaires et radiologiques.
Nos technologies sont conçues pour répondre aux environnements opérationnels et réglementaires les plus exigeants. Nous appliquons des standards de qualité et de conformité rigoureux, en conformité avec les référentiels suivants :
- ISO 19443
- NQA-1
- HAF-604
- CSA Z299.2 / N299.2
- QN-100 Generic Rev. B
- KTA1401 (2017-11)
- IAEA 50-C-Q ; GSR Pt2 ; GS-R-3
- 10CFR50 Annexe B / Partie 21
- NSQ-100
Solutions sur mesure pour l'industrie nucléaire
Exosens conçoit et fabrique des détecteurs avancés de neutrons et de rayons gamma, spécialement développés pour répondre aux exigences les plus strictes de l’industrie nucléaire.
Nos technologies jouent un rôle clé dans les centrales nucléaires, les installations de retraitement du combustible, la surveillance des déchets radioactifs et les environnements de recherche nucléaire.
Conçus pour résister à des conditions extrêmes, les détecteurs Exosens garantissent des performances fiables même sous de fortes radiations, à haute température, sous pression accrue, et dans des situations critiques telles que les accidents de perte de réfrigérant (LOCA) et les conditions post-LOCA.
Nous accompagnons également activement le développement des réacteurs modulaires de petite taille (SMR) et des réacteurs avancés, en travaillant en étroite collaboration avec leurs concepteurs pour proposer des solutions d’instrumentation sur mesure, contribuant ainsi à un avenir énergétique plus durable.
Technologies de détection polyvalentes
Exosens propose une large gamme de détecteurs de rayonnement compatibles avec une grande variété de types de réacteurs et d’environnements de fonctionnement.
Notre expertise couvre les réacteurs à eau sous pression (REP), les réacteurs à eau bouillante (REB), les réacteurs à eau lourde (REL), ainsi que d’autres conceptions de réacteurs.
Nos partenariats de longue date avec des acteurs majeurs de l’industrie — notamment Électricité de France (EDF), Framatome, le CEA, TechnicAtome et ORANO — illustrent notre engagement constant en faveur de l’innovation, de la qualité et de la fiabilité dans le domaine de la détection nucléaire.
Portée et impact mondiaux
Les systèmes d’instrumentation et de contrôle (I&C) d’Exosens sont reconnus et utilisés dans le monde entier, avec des installations dans plus de 30 pays, dont les États-Unis, le Royaume-Uni, la France, la Chine, l’Inde et dans l’ensemble de l’Europe de l’Ouest.
Conçus pour garantir fiabilité et précision, ils soutiennent des applications de sûreté critiques au sein des installations nucléaires à l’échelle mondiale.
Les réacteurs de puissance équipés incluent notamment des réacteurs à eau bouillante (REB), des réacteurs à eau sous pression (REP), des réacteurs VVER (Water-Water Energetic Reactors), ainsi que des réacteurs avancés et réacteurs de recherche.
Parmi nos autres références d’installation figurent également des usines de retraitement du combustible, des systèmes pilotés par accélérateur (ADS), des réacteurs surgénérateurs (FBR), ainsi que des installations de type TOKAMAK.
Innovation et recherche à la pointe
Les technologies avancées de détection des rayons gamma et des neutrons développées par Exosens sont essentielles à l’évolution de l’instrumentation et du contrôle des réacteurs — garantissant à la fois la sécurité opérationnelle et le progrès scientifique.
Nos détecteurs sont des composants de confiance, intégrés dans des systèmes critiques au sein de centrales nucléaires, de centres de recherche et de plateformes expérimentales à travers le monde.
Porté par un engagement fort en faveur de la qualité, de l’excellence technologique et de la collaboration internationale, Exosens contribue activement à façonner l’avenir du nucléaire, en accompagnant les avancées vers un paysage énergétique plus sûr, plus performant et plus durable.
Notre savoir-faire
Grâce à des capacités entièrement intégrées en interne — incluant l’usinage de précision, le contrôle, l’ingénierie et les tests radiologiques — Exosens maîtrise l’ensemble de ses processus de production pour garantir une fiabilité et des performances inégalées.
Notre équipe pluridisciplinaire de scientifiques et d’ingénieurs — experts en physique, science des matériaux et électronique — travaille en étroite collaboration avec nos clients afin de fournir des solutions sur mesure, conformes aux normes les plus exigeantes de l’industrie.
Nos savoir-faire incluent notamment :
- Brasage céramique-métal
- Dépôt de couche de bore par CVD
- Dépôt de couche d’uranium hautement enrichi (HEU)
- Soudage à l’arc sous argon
- Soudage laser
- Remplissage gaz
- Tests de mesure neutronique
- Assurance qualité nucléaire pour les composants classés QRA
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