Procédés de fabrication et équipements
Fabrication des combustibles au plutonium pour les RNR

3.1 Pastillages

Le procédé de référence utilisé pour le combustible des réacteurs Phénix et Superphénix est baptisé COCA (acronyme de « cobroyage Cadarache »).

• Dosage

  Les poudres caractérisées d’UO₂, de PuO₂ et la chamotte, oxyde mixte provenant du broyage des rebuts recyclés, sont dosées pour atteindre la teneur spécifiée en plutonium, et vérifier le respect des autres contraintes : stœchiométrie, teneur en américium (²⁴¹Am provient de la décroissance radioactive du ²⁴¹Pu), teneur en impuretés.

• Mélange-broyage

  Un lot de mélange de poudres après dosage est mélangé et broyé finement dans une jarre contenant des boulets d’uranium (on a renoncé à l’acier pour éviter les pollutions par le fer).

• Compactage et granulation

  Les poudres finement broyées ne sont pas coulables. Pour assurer un remplissage convenable des matrices de presse, il faut préalablement les granuler et ajouter un lubrifiant.

  L’étape du compactage et du fractionnement, puis de la sphéroïdisation, qui consiste à rendre les grains plus ou moins « ronds », peut être remplacée par une étape de tamisage forcé (on peut donner l’image du presse-purée !).

• Pressage

  Les poudres sont comprimées dans une presse « à double effet » (c’est-à-dire dont les deux poinçons sont mobiles par rapport à la matrice) ; on les forme ainsi, à crû, en cylindres d’élancement de l’ordre de 1,5 (h/d » 1,5). Les pastilles ainsi constituées ont, avant cuisson, une masse volumique de l’ordre de 6 à 7 g/cm³.

  Les pastilles de combustible pour RNR sont plus petites que celles des REP ou des REB, les gradients de densité y sont plus faibles, les déformations seront plus réduites que dans le cas des réacteurs à eau. Par ailleurs, l’absence de pression externe à la gaine évite le phénomène d’interaction pastille-gaine que l’on...