Sous-épreuve E41 : sujet

BTS ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
Session 2014
U41 PRE-ETUDE ET MODELISATION
ENE4MOD
Page 1 / 20
BREVET DE TECHNICIEN SUPERIEUR
Environnement Nucléaire
E4 : MODELISATION ET CHOIX TECHNIQUES EN
ENVIRONNEMENT NUCLEAIRE
U41 : Pré–étude et modélisation
SESSION 2014
Durée : 4 heures
Coefficient : 3
Matériel autorisé :
Toutes les calculatrices de poche y compris les calculatrices programmables,
alphanumériques ou à écran graphique à condition que leur fonctionnement soit autonome
et qu’il ne soit pas fait usage d’imprimante (Circulaire n°99-186, 16/11/1999).
L'usage de tout autre matériel ou document est interdit.
Documents à rendre avec la copie :
- Documents - réponses 1, 2, 3 et 4 ..................................................... pages 18 à 20
Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet.
Le sujet se compose de 20 pages, numérotées de 1/ 20 à 20 / 20.
Un formulaire de 6 pages est joint au sujet.

BTS ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
Session 2014
U41 PRE-ETUDE ET MODELISATION
ENE4MOD
Page 2 / 20
Centrale de production d’énergie électrique
Constitution du sujet :
 Présentation de l’installation ....................................... Pages 3 à 4
 Pré-étude et modélisation ............................................ Pages 5 à 12
 Annexes ......................................................................... Pages 13 à 17
 Documents - réponses ................................................. Pages 18 à 20
 Formulaire
Le sujet se décompose en 4 parties indépendantes.
Dans une même partie, les questions peuvent être indépendantes des précédentes.
1. Production de déchets au cours des réactions de fission nucléaire.
2. Contrôle de la température dans les circuits de transport de l’énergie. Choix d’un
capteur de température.
3. Création d’effluents dans le circuit primaire.
4. Intervention dans un local contenant un puisard de récupération d’effluents.

BTS ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
Session 2014
U41 PRE ETUDE ET MODELISATION EN ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
ENE4MOD
Page 3 / 20
Présentation de l’installation.
Ce sujet a pour support un centre nucléaire de production d’électricité (C.N.P.E.) en
fonctionnement, constitué de tranches de puissance électrique de palier 1300 MW.
L’étude abordera successivement quelques effets des réactions nucléaires qui se produisent
dans le cœur du réacteur, des transformations de l’énergie, puis de la gestion d’une
intervention dans un local en présence d’effluents nucléaires.
La figure ci-dessous regroupe les circuits de production d’énergie et de traitement des
effluents.
Le combustible utilisé dans le cœur est constitué de pastilles d’oxyde d’uranium UO2
contenant majoritairement de l’uranium 238
U
238
92
, enrichies à environ 4% en élément fissile
uranium 235
U
235
92
. La réaction en chaine, obtenue par désintégration de
U
235
92
et émission de
neutrons, produit des fragments de fission et de l’énergie, récupérée sous forme thermique
par le circuit primaire (l’eau est le fluide caloporteur). Cette énergie est transmise au circuit
secondaire (vapeur, turbine, condenseur), puis à l’alternateur qui fournit l’énergie électrique.

BTS ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
Session 2014
U41 PRE ETUDE ET MODELISATION EN ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
ENE4MOD
Page 4 / 20
Les effluents sont collectés et traités. Ils peuvent être liquides, gazeux ou solides. Certains
peuvent être recyclés ; d’autres seront stockés puis éliminés.
Les effluents radioactifs sont classés en deux catégories.
 Les effluents provenant du circuit primaire, qui contiennent des gaz de fission dissous
(xénon, iode), des produits d’activation (cobalt, manganèse, tritium, carbone 14) et
des substances chimiques comme le lithium et l'acide borique.
 Les effluents provenant des circuits auxiliaires : effluents radioactifs et chargés
chimiquement ou non, effluents peu radioactifs constitués par les drains de planchers
et les eaux usées.
TE traitement des effluents
KE collecte des effluents
SE stockage des effluents

BTS ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
Session 2014
U41 PRE ETUDE ET MODELISATION EN ENVIRONNEMENT NUCLÉAIRE
ENE4MOD
Page 5 / 20
1. Production de déchets au cours des réactions de fission nucléaire.
La plupart des fissions du noyau d’uranium
U
235
92
génèrent deux fragments. La distribution
statistique des produits de fission dépend de facteurs tels que la composition du combustible
et la qualité du flux neutronique. Pour le réacteur à eau pressurisée étudié (REP), les
produits de fission se répartissent selon la courbe ci-dessous :
1.1. Relever sur la courbe les deux valeurs de A correspondant au maximum de
production de produits de fission. Relever les pourcentages approchés
correspondants.
Peut-on dire de quels radioéléments il s’agit ?
1.2. L’une des réactions les plus fréquentes de fission de l’uranium U 235 produit du xénon
Xe 140, deux neutrons, et un élément X à déterminer :
énergien2XXenU 1
0
?
?
140
?
1
0
235
92 
.
Utiliser la classification périodique pour déterminer l’élément
X
?
?
.
1.3. Les fragments sont presque tous radioactifs et se transforment plus ou moins
rapidement en quelque 200 produits de fission, en émettant des rayonnements. Pour
le cas de fission suivant,
énergienKrBanU  1
0
93
36
140
56
1
0
235
92 3
, voici les chaines de
désintégration jusqu’aux éléments stables cérium
Ce
140
58
et niobium
Nb
93
41
:
Ce La Ba 140
58
j 1,67855
140
57
j 12,7527
140
56 
Nb Zr Y Sr Rb Kr 93
41
a .10 1,53
93
40
h 10,18
93
39
min 7,423
93
38
s 5,840
93
37
s 1,286
93
36 6