Instrumentation nucléaire de surface pour le contrôle du procédé SABRE

Description

Orano Mining développe de nouvelles méthodes d'exploitation de gisements uranifères à haute teneur, parmi lesquelles le procédé SABRE – Surface Access Borehole Resource Extraction.

SABRE est une méthode de minage depuis la surface, reposant notamment sur l'excavation du minerai par jet d'eau haute pression puis sur sa remontée sous forme de slurry jusqu'aux installations de surface.

Dans le cadre du contrôle de teneur de SABRE, les mesures réalisées avant minage par diagraphie permettent d’estimer la teneur du minerai en place. En complément, Orano Mining souhaite étudier une mesure radiométrique de surface permettant de caractériser le minerai effectivement extrait. L’objectif est d’évaluer dans quelle mesure une spectrométrie gamma en ligne ou quasi temps réel pourrait contribuer au contrôle de teneur, à la réconciliation entre estimation avant minage et production extraite, et plus largement au bilan matière du procédé.

L'objectif est notamment d'évaluer dans quelle mesure une instrumentation nucléaire basée sur la spectrométrie gamma pourrait contribuer au suivi du procédé et au bilan matière.

Objectifs du stage

Le stage aura pour objectif de définir et d'évaluer une solution de mesure gamma adaptée au contexte SABRE, depuis l'analyse du besoin jusqu'à la conception d'un premier démonstrateur.

Les travaux pourront notamment comprendre :

• compréhension du procédé SABRE et identification des points de mesure pertinents ;
• définition des performances attendues : gamme de teneur, dynamique de mesure, précision, temps de réponse, contraintes d'intégration ;
• étude des signatures gamma exploitables pour la quantification de l'uranium ;
• étude de l'influence de la géométrie, de la densité, de la granulométrie et de la composition du minerai ou du slurry sur la réponse instrumentale ;
• simulations numériques permettant de dimensionner la géométrie de mesure, le détecteur et les éventuels blindages ou collimateurs ;
• définition d'une architecture instrumentale compatible avec un fonctionnement industriel ;
• identification et consultation de fournisseurs potentiels ;
• selon l'avancement du projet, conception et essais expérimentaux d'un démonstrateur sur des configurations représentatives.

Une attention particulière sera portée à la robustesse de la mesure et à son intérêt opérationnel : l'objectif n'est pas uniquement de détecter un signal gamma, mais de déterminer si celui-ci permet d'obtenir une information suffisamment fiable et rapide pour contribuer au pilotage et au bilan matière du procédé.

Résultats attendus

À l'issue du stage, l'étudiant devra proposer :

• une définition fonctionnelle du besoin de mesure ;
• une comparaison argumentée des technologies envisageables ;
• un dimensionnement préliminaire du système ;
• une estimation des performances accessibles et des principales sources d'incertitude ;
• une proposition d'architecture pour un futur système industriel ;
• si possible, les résultats d'essais réalisés sur un premier démonstrateur.

Ces travaux contribueront directement à la feuille de route instrumentation des programmes SABRE/MINERVA d'Orano Mining.

Profil souhaité

Étudiant(e) en dernière année d'école d'ingénieur ou Master 2, avec une formation en :

• physique nucléaire ;
• instrumentation ;
• mesures physiques ;
• génie nucléaire ;

Des connaissances en spectrométrie gamma, détection des rayonnements, simulation Monte-Carlo, traitement du signal et programmation scientifique seront appréciées. La maitrise de la langue anglaise sera également un atout. Le stage s'adresse à un profil souhaitant travailler à l'interface entre physique appliquée, instrumentation R&D et problématiques industrielles minières.