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Auteur(s)
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Georges MONEYRON : Ingénieur des Arts et Manufactures - Master of Science - Directeur Général de la Société Franco-Belge de Fabrication de Combustible (FBFC)
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Dans cet article, nous traiterons la technologie et la fabrication du combustible à base d’uranium.
Le lecteur se reportera également aux articles de ce traité :
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Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression;
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Caractéristiques neutroniques des réacteurs industriels [B 3 040] ;
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Choix des matériaux et conception pour le combustible REP2. Combustibles des différentes filières
2.1 Points communs aux combustibles éprouvés
Nous entendons par combustibles éprouvés ceux qui sont destinés aux réacteurs commerciaux ou en voie de l’être, à l’exclusion des réacteurs de recherche.
Tous les combustibles sont composés d’éléments à géométrie cylindrique (figure 1).
Presque tous les combustibles sont constitués par des assemblages ou grappes de crayons. Le crayon est le combustible élémentaire (matière fissile + gaine). Seuls les combustibles des UNGG et HTR font exception : le premier parce qu’à base d’uranium métallique donc à faible puissance volumique, le second parce que très particulier 2.5.
Un tel choix conduit à une fabrication relativement simple, et le produit présente un rapport surface/volume élevé qui facilite le refroidissement. La mise en forme des combustibles de type céramique (UO2) est plus facile à réaliser sous forme de pastilles.
Le regroupement de crayons sous forme d’assemblages est donc général : il faut en chercher la cause dans le fractionnement de la matière fissile, nécessaire à la fois pour des raisons neutroniques et pour des raisons de refroidissement à haute puissance volumique (» 500 kW/ litre de cœur pour les RNR). De plus, il s’agit de réduire les durées de manipulation lorsque le principe du réacteur exige l’arrêt pour le chargement : on groupe donc un certain nombre de crayons pour réaliser le combustible. Ce groupage se fait en réseau (carré pour les réacteurs à eau ordinaire, hexagonal pour les RNR), et conduit à des combustibles ayant une masse unitaire de l’ordre de 500 kg et constitués d’une centaine de crayons (62 à 264 pour les réacteurs à eau ordinaire, 271 pour le RNR Superphénix).
HAUT DE PAGE2.2 Combustible pour réacteurs graphite-gaz
Il y a actuellement, en pratique, deux types principaux de combustible pour la filière graphite-gaz :
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ceux dont la matière fissile est de l’uranium naturel métallique ;
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ceux...
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