Radiological characterization of TFA metallic tubes from CERN accelerator complex

Abstract

The scope of this thesis consists in the radiological characterization of chilled water pipes used for air-conditioning and exposed to ionizing radiation in the PS accelerator, one of the CERN accelerators, for more than 40 years. Due to corrosion problems, the 1200 m of steel pipeline were removed from the PS tunnel during the long shutdowns between the years 2000 to 2004. The radiological characterization, that included the use of FLUKA Monte Carlo simulations and the JEREMY code, began in mid-2011 and revealed a radionuclide inventory with the presence of 55Fe as dominant radionuclide and 60Co as dominant g emitter. Due to operational reasons, only 5.5% of the pipeline were characterized for validation. In the course of this work it was found that the contribution of both aforementioned radionuclides corresponds to more than 90% of the total computed IRAS factor (Indice Radiologique d’Acceptation en Stokage). Two different methods were used for the characterization of the PS pipes, yielding two different values of IRAS factor, very close to each other and both of them fulfilling the radiological ANDRA acceptance criteria. Therefore, and as expected, the PS pipes will be most probably eliminated, as soon as operationally possible, as radioactive waste towards the French TFA (Très Faiblement Actif) final repository in the Aube district.

O âmbito da presente tese assenta na caracterização radiológica de tubos de água gelada usados no arrefecimento do ar e expostos a radiação ionizante no acelerador PS, um dos aceleradores do CERN, durante mais de 40 anos. Devido a problemas de corrosão, os 1200 m de conduta de aço foram removidos do túnel do PS durante os períodos de paragem longos realizados entre os anos 2000 e 2004. A caracterização radiológica, que incluiu o uso de simulações de Monte Carlo FLUKA e o código JEREMY, foi iniciada em meados de 2011 e revelou a presença de 55Fe como o radionuclídeo dominante e 60Co como o emissor g dominante. Devido a razões operacionais, apenas 5,5% da tubagem foi caracterizada para validação. No decorrer deste trabalho verificou-se que a contribuição de ambos os radionuclídeos acima mencionados corresponde a mais de 90% do valor total calculado do factor IRAS (Indice Radiologique d’Acceptation en Stokage). Dois métodos distintos foram usados na caracterização dos tubos do PS, resultando em dois valores diferentes do factor IRAS, muito próximos um do outro e ambos resultando no cumprimento dos critérios de aceitação da ANDRA. Por conseguinte, e como esperado, os tubos do PS serão muito provavelmente eliminados, tão depressa quão operacionalmente possível, como lixo radioactivo para o repositório final TFA (Très Faiblement Actif) no distrito francês de Aube.