Développement d’un imageur gamma pour une cartographie 3D de la radioactivité pour des applications de l’industrie nucléaire // Development of a gamma imager for 3D mapping of radioactivity for applications in the nuclear industry

La reconstruction tridimensionnelle de points chauds radioactifs constitue un défi significatif lors des phases de caractérisation radiologique dans des environnements ayant subi une activité radiologique ou nucléaire. L'intégration de vecteurs robotiques terrestres ou aériens au cours des opérations d’assainissement et de démantèlement (A&D) d'installations nucléaires souligne l'importance cruciale de développer de telles techniques. Une approche envisagée pour parvenir à cette reconstruction consiste à fusionner les informations radiologiques issues d'un imageur gamma avec les données visuelles obtenues par des méthodes de type SLAM. La littérature a déjà démontré les avantages de cette combinaison. Cependant, les solutions proposées pour relever ce défi présentent des difficultés d'intégration avec des vecteurs robotiques.
Les résultats obtenus dans le cadre de travaux de thèse menés au SIMRI (Service Instrumentation et Métrologie des Rayonnements Ionisants) permettent d'envisager le développement d'un prototype d'imageur répondant aux besoins de la reconstruction 3D de points chauds radioactifs. Des travaux de recherche portant sur la reconstruction 3D avec l'imageur gamma à masque codé le plus compact du monde (Nanopix), menés par Kamel BENMAHI au LCIM, ont montré les capacités de Nanopix à localiser des points chauds radioactifs en 3D dans le cadre de mesures in-situ. Les travaux de thèse d'Andrea MACARIO BARROS au LEMA ont permis le développement de méthodes SLAM associées à des mesures de contamination, intégrées dans un système portable, dont les performances ont été évaluées lors de campagnes expérimentales sur site.
L'objectif de ces travaux de thèse est de développer un imageur multimodal compact associant des techniques de localisation par imagerie gamma 3D aux techniques SLAM pour des applications associées à l’industrie nucléaire.


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The three-dimensional reconstruction of radioactive hotspots poses a significant challenge during radiological characterization phases in environments that have undergone radiological or nuclear activity. The integration of ground or aerial robotic vectors during decontamination and decommissioning (D&D) operations of nuclear facilities emphasizes the crucial importance of developing such techniques. One contemplated approach to achieving this reconstruction involves merging radiological information from a gamma imager with visual data obtained through SLAM-like methods. The literature has already demonstrated the advantages of this combination. However, proposed solutions for addressing this challenge encounter integration difficulties with robotic vectors.

The results obtained in thesis work conducted at SIMRI (Service for Instrumentation and Metrology of Ionizing Radiations) make it conceivable to develop a prototype imager meeting the needs of three-dimensional reconstruction of radioactive hotspots. Research on 3D reconstruction using the world's most compact coded-mask gamma imager (Nanopix), led by Kamel BENMAHI at LCIM, has showcased Nanopix's ability to locate radioactive hotspots in 3D within in-situ measurements. Andrea MACARIO BARROS's thesis work at LEMA has led to the development of SLAM methods associated with contamination measurements, integrated into a portable system, whose performance has been evaluated during on-site experimental campaigns.

The objective of this thesis work is to develop a compact multimodal imager combining 3D gamma imaging localization techniques with SLAM techniques for applications related to the nuclear industry.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Instrumentation et Métrologie des Rayonnements Ionisants
Laboratoire : Laboratoire Capteurs et Instrumentation pour la Mesure
Date de début souhaitée : 01-09-2024
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : TROMSON Dominique
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DIN/SIMRI/LCIM

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département d’Instrumentation Numérique
Service : Service Instrumentation et Métrologie des Rayonnements Ionisants

Master 2 ou diplôme d'ingénieur