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Auteur(s)
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Jean-Louis NIGON : Ingénieur de l’École Polytechnique - COGEMA – Directeur Adjoint Recherche et Développement - Professeur associé au Conservatoire National des Arts et Métiers
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Gérard LE BASTARD : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique de Poitiers - COGEMA – Directeur de la Business Unit Recyclage - MELOX – Président Directeur Général
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le premier réacteur ayant produit de l’électricité (en 1951) est EBR-1, réacteur à neutrons rapides américain (Idaho).
La caractéristique la plus attrayante des réacteurs à neutrons rapides, du point de vue prospectif des ressources en énergie, est leur capacité à régénérer, voire surgénérer, la matière fissile, et ainsi, à utiliser tout l’uranium extrait de la mine (via la conversion de l’uranium 238 en plutonium).
Le spectre d’énergie des neutrons dans le cœur de tels réacteurs doit être « rapide », ce qui interdit l’usage de corps légers contenant de l’hydrogène ou du carbone. Les réacteurs actuels sont refroidis par des métaux liquides, généralement du sodium. Il en résulte pour le combustible des contraintes fonctionnelles et technologiques qui rejaillissent sur sa conception et sa fabrication.
On est loin de la maturité industrielle des réacteurs à neutrons rapides (RNR), leurs caractéristiques et leurs combustibles sont appelés à évoluer ; la prise en compte d’objectifs liés à la réduction de l’inventaire des actinides peut en outre conduire à la définition de produits très nouveaux.
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Procédés de fabrication et équipements
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2. Description du combustible
Tous les combustibles au plutonium pour RNR actuels sont à base d’oxyde mixte UO2-PuO2, à l’exception de quelques éléments expérimentaux dont le développement potentiel est évoqué à la fin de cet article.
2.1 Constituants UO2-PuO2
La poudre de PuO2 provient de l’usine de traitement des combustibles irradiés où elle est conditionnée en boîtes étanches contenant chacune environ 3 kg de poudre. Elle est totalement caractérisée sur le plan physique, chimique et isotopique.
Les poudres d’UO2 utilisées le plus couramment sont élaborées par voie humide à partir d’U3O8 d’uranium appauvri (cf. article Fabrication des combustibles au plutonium pour les REP et REB Fabrication des combustibles au plutonium pour les REP et REB). Les poudres élaborées par voie sèche seraient utilisables après une étape de granulation destinée à les rendre coulables.
Enfin, ce sera le cas au Japon, on peut procéder dans l’usine de traitement des combustibles irradiés à la coprécipitation de l’uranium et du plutonium pour préparer un oxyde mixte (Ux, Pu1 − x)O2 contenant environ 50 % de plutonium (x = 0,5) qui sera mélangé à l’UO2 au stade de la fabrication pour ajuster la teneur à sa valeur spécifiée, 15 à 30 % de plutonium.
HAUT DE PAGE2.2 Aiguille combustible (crayon)
Constituée d’une gaine d’acier austénitique au titane de diamètre extérieur 8,5 mm, d’épaisseur 0,56 mm et de longueur totale 2 700 mm fermée par deux bouchons, l’aiguille combustible contient :
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