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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 :
-
Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression;
-
Caractéristiques neutroniques des réacteurs industriels [B 3 040] ;
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1. Définition et rôles du combustible
1.1 Définition du combustible
Nous appellerons élément combustible ou, plus simplement, combustible le produit qui, contenant des matières fissiles, fournit l’énergie dans le cœur d’un réacteur en y entretenant la réaction en chaîne.
Le combustible nucléaire est la matière contenant des nucléides dont la consommation par fission dans un réacteur libère de l’énergie, d’après l’arrêté du 30 novembre 1989 relatif à l’enrichissement de la terminologie de l’ingénierie nucléaire (Journal officiel du 29 décembre 1989).
L’élément combustible est ainsi constitué par :
-
la matière enfermée dans une gaine, matrice incluant la matière fissile ;
-
la (ou les) gaine(s) ;
-
les structures.
1.2 Rôles du combustible
Le combustible a pour rôle de permettre la fission des nucléides sous l’action des neutrons et de favoriser l’évacuation de l’énergie thermique dégagée. Il autorise le fractionnement de la matière fissile nécessaire à l’obtention d’une réactivité suffisante, d’une part, et à une bonne évacuation de la chaleur, d’autre part. Ces rôles montrent la dépendance étroite entre les caractéristiques du réacteur et celles du combustible. La technologie d’un combustible ne peut se concevoir indépendamment du type de réacteur auquel il est destiné.
Les rôles rappelés imposent des obligations ; le combustible doit satisfaire à différentes conditions.
-
Confiner les produits de fission
Le combustible est conçu et réalisé pour empêcher les produits de fission ou de capture engendrés par les réactions nucléaires de s’échapper dans le circuit de refroidissement. La matière active sera donc maintenue dans une boîte étanche, appelée gaine. Cette gaine constitue ce que les spécialistes de sûreté nomment la première barrière. Son étanchéité doit être parfaite, durant toute la vie du combustible.
Certains types de réacteurs (réacteurs à haute température, par exemple) tolèrent...
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