De la fission aux nouvelles filiÃ¨res - Cenbg - IN2P3

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Bibliographie Faire une bibliographie précise sur les thèmes abordés dans ce cours est délicat. La plupart des thèmes abordés, et les discussions qui s’en suivent, pas toujours très « physique », se sont construits lors de différentes réunions, ateliers et auditions, qu’il est très difficile de lister. Pour les aspects techniques, on peut se baser sur les thèses récentes qui ont eu lieu dans le domaine des réacteurs du futur, dont les travaux ont été utilisés pour ce cours : - A. Nuttin, Potentialités du concept de réacteur à sels fondus pour une production durable d'énergie nucléaire basée sur le cycle thorium en spectre épithermique, thèse LPSC Grenoble, 2002 - L. Mathieu, Cycle Thorium et Réacteurs à Sel Fondu: Exploration du champ des paramètres et des contraintes définissant le "Thorium Molten Salt Reactor", LPSC Grenoble, 2005. - F. Michel-Sendis, Contribution à l’étude de la production d’ 233 U en combustible MOX-ThPu en réacteur à eau sous pression, IPN Orsay, 2006. - D. Kerdraon, Optimisation par simulation du couplage entre un réacteur sous-critique et sa source de spallation. Application à un démonstrateur, LPSC Grenoble, 2001. Quelques articles sur les scénarios du futur - D. Heuer et al. Concept de réacteurs à sels fondus en cycle thorium sans modérateur, Revue Générale du Nucléaire N°5/2006, p. 92-99 (septembre-octobre 2006) - L. Boucher et al., Impact on waste production of different transmutation scenarios, proceedings of ICONE 14 (icone 14-89315) - C. Garzenne et al., La physique de la transmutation, Revue Générale du Nucléaire, Mai 2006 - Spent Nuclear Fuel Recycling, Report to Congress, Department of Energy, Mai 2006. - M. Debes, Recherches sur la gestion des déchets radioactifs, l’axe 1 séparation et transmutation, Revue Générale du Nucléaire, Mai 2006 - S. David et al., Quels inventaires de déchets ultimes aujourd’hui, demain et aprèsdemain, note CEA NT/SPRC/LECy/05-338, note PACE CNRS/DIR/PACE/2005.02 - D. Leroy et al., l’uranium naturel, des ressources abondantes, mais à quel prix ?, Revue des ingénieurs, 2003. - JM Loiseaux et al., Innovative Systems for Sustainable Nuclear Energy Generation and Waste Management, New Trends in Nuclear Physics and Applications, Proceedings Pavie, 2005 - H. Nifenecker et al., Scenarios with an intensive contribution of nuclear energy, Global Energy Issues, Vol. 19, No.1, 2003, ISSN 0954-7118. Sur l’énergie en général, il existe de nombreux ouvrage. Le seul que nous citerons propose une approche physique et très complète de la problématique générale de l’énergie, des émissions de CO 2 et des sources d’énergie du futur, avec leurs avantages et leurs inconvénients. - L’énergie de demain, techniques, environnement, économie, sous la direction de JL. Bobin, E. Huffer, H. Nifenecker, groupe Energie de la SFP. EDP Sciences, 2005. 376
Les énergies autres que le nucléaire 1 Hervé Nifenecker LPSC, Grenoble et Sauvons le Climat (http://www.sauvonsleclimat.org) Résumé On rappelle les différentes définitions de l’énergie utilisées par les économistes. Consommations présentes et envisagées des énergies fossile et nucléaire sont présentées ainsi que les réserves correspondantes. Le nombre d’années de réserve est calculé pour différents scénarios. On montre que seul le charbon et l’uranium permettent de faire face à la demande au cours du 21 ème siècle. L’utilisation massive, sans précautions particulières, de combustibles fossiles et, en particulier, du charbon est incompatible avec une évolution raisonnable du réchauffement climatique. On discute des techniques de charbon propre, y compris des perspectives offertes par la capture et la séquestration du gaz carbonique. On discute ensuite des énergies renouvelables, particulièrement dans leur application de production d’électricité. On distingue les énergies renouvelables à débit contrôlable de celles de caractère intermittent. Parmi les premières on trouve l’hydraulique, la biomasse et la géothermie. Parmi les secondes l’éolien et le solaire. Au plan mondial, l’hydroélectricité restera la principale source d’électricité renouvelable centralisée. Le solaire photovoltaïque avec stockage par batteries, est extrêmement prometteur pour l’équipement des régions dépourvues de réseau. La biomasse devrait fournir des carburants de substitution. La géothermie pourrait être une source intéressante de chaleur basse température. Le développement de l’éolien se heurtera au manque de capacité de stockage de l’électricité et sa contribution ne devrait pas dépasser 10% de la consommation électrique. Son développement est très lié à l’existence d’un fort soutien financier. Abstract The different meanings of the word « energy », as understood by economists, are reviewed and explained. Present rates of consumption of fossil and nuclear fuels are given as well as corresponding reserves and resources. The time left before exhaustion of these reserves is calculated for different energy consumption scenarios. On finds that coal and nuclear only allow to reach the end of this century. Without specific dispositions, the predicted massive use of coal is not compatible with any admissible value of global heating. Thus, we discuss the clean coal techniques, including carbon dioxide capture and storage. On proceeds with the discussion of availability and feasibility of renewable energies, with special attention to electricity production. One distinguishes controllable renewable energies from those which are intermittent. Among the first we find hydroelectricity, biomass, and geothermal and among the second, wind and solar. At 1 Une grande partie de cet article s’inspire de chapitres divers du livre : « L’énergie de demain : technique, environnement, économie » EDP Sciences 2005. Nous mettons en référence dans le titre de certaines sections de ce cours le numéro des chapitres du livre qui s’y rapportent. 377
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ECOLE INTERNATIONALE JOLIOT-CURIE D
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Cours enseignés aux précédentes
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TABLE DES MATIERES AVANT-PROPOS M.-
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MESURES DE SECTIONS EFFICACES D'INT
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SYSTÈMES DU FUTUR ET STRATÉGIES S
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AVANT-PROPOS Je dédie ce volume de
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LA FISSION : DE LA PHÉNOMÉNOLOGIE
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2 Un peu d’histoire 2.1 La décou
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axe transverse), a 3 sa déformatio
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Lorsque les paramètres de déforma
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veaux de neutrons en fonction d’u
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La méthode de Strutinski est emplo
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L’existence d’un tel îlot est
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Fig. 2 - Demi-vie de la fission spo
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les résonances deviennent extrême
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Fig. 5 - A gauche, distributions en
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donne la distribution de l’énerg
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Fig. 10 - En haut, énergie cinéti
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généralement négative. Dans cert
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Fig. 12 - Distributions du nombre d
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Fig. 13 - A gauche, surface d’én
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où T A et T b sont les pénétrabi
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du calcul des sections efficaces de
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Γ c r =|γc r |2 : Γ r = ∑ c |
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Fig. 18 - Représentation des diver
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temps très différentes pour les d
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nucléaires plus précises et couvr
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kins les énergies de déformation
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Fig. 24 - Surface d’énergie pote
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des résultats obtenus dans cette
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De fait, les évaluations réalisé
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[52] D. L. Hill and J. A. Wheeler,
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Physique des Réacteurs Nucléaires
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6 Types de reacteurs nucleaires....
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Figure 1: Lien entre l'énergie moy
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énergie potentielle à l'atome. L'
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Ces valeurs seront utilisées en ph
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• en maintenant élevée la secti
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La probabilité de non-fuite, sous
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Nous choisissons comme un volume un
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2.1.3 Distribution de flux dans le
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D Δ ϕ + ν Σ ϕ −Σ ϕ + ν Σ
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μ = ∑ μ μ P ( μ) (54) Les neu
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comparaison montre l'importance de
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Δt Δ n + p = ( 1− β ) keff n (
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3.4 Comportement cinétique avec ne
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De cette étude de la période du r
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4 CONTRÔLE DU RÉACTEUR 4.1 Princi
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n = Sl 2 ( 1+ k + k + ..) Sl SΛ Sl
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5 DYNAMIQUE DES RÉACTEURS NUCLÉAI
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combustible d F dT ρ et un pour le
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235, U-233), le comportement en 1/v
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σ poison N poison Δρ = − f (11
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L'évolution de la concentration de
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Pressurised Heavy Water Reactor “
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2005 Korea RO Ulchin 6 PWR (KSNP) 9
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puissante pour les sous-marins. La
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adioactifs et ceux contenant des é
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Modélisation et Evaluation de Donn
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demandées aux évaluations par les
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Photographie de l’expérience JEZ
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Un exemple de données nucléaires
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Γ b . Malheureusement, comme il n
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efficaces de réaction et shape ela
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Signalons cependant que des études
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Le choix entre les approches phéno
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Comme la section efficace de réact
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Jusque là nous n’avons discuté
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avec a le paramètre dit « de dens
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l’énergie du neutron soit suffis
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Si l’on revient un instant en arr
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Schéma des modules du code TALYS h
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Lorsque les données nucléaires é
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Nous nous sommes placés dans un ca
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Sections efficaces de mesurée (sym
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Résultats de calculs de benchmarks
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très favorablement aux données ex
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238 U sont qualitativement en bon a
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Mesure de sections efficaces d’in
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d’énergie E n arrivant sur celle
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modèle optique, σ NC peut être c
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car ∑ J , π P = P ( E*) ⋅ ∑
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la partie droite de la figure 4 [4]
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mesurer la distribution angulaire d
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données expérimentales de Vorotni
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Une version plus sophistiquée de n
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Données et modélisation de la spa
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noyaux résiduels de spallation qui
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Un faisceau de noyaux légers est d
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sur les neutrons à haute énergie.
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Un tel détecteur est constitué d
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Fig 12: Sections efficaces doubleme
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CaF2 (signal DE) et de scintillateu
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de validité des modèles de cascad
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10 -6 1 10 10 2 Neutrons /proton /M
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1000MeV Pb+p, INCL43 ABLAV3p 2005/0
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B- Modélisation de la spallation E
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α(Exp(a.cos(θ)) + Exp(-a.cos(θ))
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la distribution de masse des produi
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10 2 Fe + p INCL4-GEMINI INCL4-GEM
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particulier le recoupement avec les
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Ref 29 : C. Kalbach, Phys. Rev. C33
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Déchets nucléaires : état des li
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I. INTRODUCTION Il m’a paru essen
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Hague (nommées UP2 et UP3 ; UP1 es
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présence conduit à l’accumulati
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taxe sur les MW vendus a été effe
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En conclusion : « la transmutation
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En ce qui concerne les déchets en
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IV. 2. 4. Le stockage est-il défin
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4) Les modifications géologiques
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le pH, la chaleur ou la pression (o
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COMMUNIQUE DE PRESSE DU GROUPE AREV
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Processus et faisabilité de la tra
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Sommaire 1 Les bases physiques de l
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Le principe de la transmutation con
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Section efficace 99 Tc (n,γ) Captu
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Figure n° 3 : Section efficace de
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Isotope Réacteur à neutrons lents
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400 350 Rapport des masses produite
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La figure suivante, montre l’inci
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Dans un spectre de réacteur REP, p
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σ i eff = ΔEi ∫ σ( E) Φ( E) d
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combinant mesures microscopiques et
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Mesure et analyse des sections effi
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10.5.1 Exemple de validation des do
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inventaires est d’environ 15 ans
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Réacteurs hybrides : avancées ré
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Liste des notations [= …] notatio
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Introduction Depuis près de quinze
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éacteur sous-critique, il peut êt
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2. Le pilotage et le contrôle des
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permet de déduire la réactivité
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Celle s’ajustant au mieux aux don
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2.3.4.1. La méthode Rossi-alpha Le
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maîtrise de ce point est cruciale
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3.1.2. La cible de spallation Le ch
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SEMINAIRES JEUNES Réactions direct
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La première partie de mes travaux
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L’essentiel des mesures est effec
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En revanche, la détermination des
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LISTE DES PARTICIPANTS AICHE Mourad
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PORQUET Marie-Geneviève CSNSM - B
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