Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Yannick GUÉRIN : Directeur de Recherche au Commissariat à l'Énergie Atomique
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Jean HENCKES : Directeur Technique, Fabrication du Combustible, AREVA - (Révision d'un dossier écrit antérieurement par Georges MONEYRON)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans ce dossier, nous traiterons la conception et la fabrication des combustibles à base d'uranium en mettant l'accent sur les combustibles des réacteurs à eau sous pression qui constituent actuellement en France la principale source de production d'énergie électrique.
Après la présentation du rôle du combustible nucléaire en général, le dossier passe en revue les combustibles à base d'uranium des différentes filières de réacteurs nucléaires en service dans le monde. Le cas des combustibles pour les réacteurs à eau légère, et plus particulièrement pour les réacteurs de type REP (réacteurs à eau pressurisée) tels que ceux mis en œuvre en France, est ensuite décrit avec plus de détails : leur conception, les phénomènes limitant leur domaine d'exploitation, les principales étapes de leur fabrication.
Aujourd'hui l'industrie des combustibles nucléaires à base d'uranium a acquis une grande maturité. Des milliers de tonnes sont fabriqués tous les ans avec des performances en service qui ont été considérablement améliorées au fil du temps. Malgré cela, le combustible nucléaire continue de faire l'objet de nombreux programmes de recherches et développements portant autant sur l'amélioration des performances que sur les combustibles des décennies à venir.
Le lecteur pourra se reporter également aux dossiers de ce traité :
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Thermohydraulique des réacteurs à eau sous pression [BN 3 050] ;
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Thermomécanique du combustible des réacteurs à eau sous pression [B 3 060] ;
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Fabrication des combustibles au plutonium pour les RNR [BN 3 632] ;
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Fabrication des combustibles au plutonium pour les REP et REB [BN 3 635] ;
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Combustibles à particules pour réacteurs à haute température [BN 3 640].
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Fabrication des combustibles REP3. Conception des combustibles REP
3.1 Description générale
Quelques rappels de vocabulaire
Dans un combustible pour réacteur à eau légère la matière fissile se présente sous forme de petits cylindres en oxyde d'uranium fritté dits « pastilles ». Un certain nombre de ces pastilles est empilé dans un tube – dit tube de gainage ou gaine – scellé aux deux extrémités par des bouchons soudés afin d'isoler la matière fissile du milieu extérieur ; cet ensemble forme ce qu'on appelle un crayon combustible. Les crayons combustibles sont réunis en fagot – dit assemblage combustible ou élément combustible – par insertion dans une structure – dite squelette (voir figure 3) – munie de pièces d'extrémité (embouts supérieur et inférieur ou tête et pied) permettant la manutention, le stockage et le positionnement dans le cœur du réacteur de l'assemblage combustible.
Les combustibles REP ont une section carrée contenant N rangées et N colonnes de crayons (seule exception : les assemblages pour les réacteurs russes VVER ont une section hexagonale). Ce réseau N × N est une caractéristique du cœur du réacteur, il varie dans les centrales en service de 14 × 14 à 18 × 18, il est de 17 × 17 dans tous les réacteurs français.
Le tableau 2 rappelle quelques caractéristiques des assemblages irradiés dans les réacteurs français. Le réseau 17 × 17 contient 264 crayons combustibles, 24 tubes guides et un tube d'instrumentation central (sauf dans l'EPR où il est prévu un crayon combustible dans la position centrale).
Tubes guides et tube d'instrumentation font partie du squelette, qui comporte en outre les embouts et des « grilles » (un réseau orthogonal de tôles – ou plaquettes – qui serrent les crayons et assurent leur position dans l'assemblage) espacées d'environ 50 cm. Les grilles servent aussi à canaliser et brasser le fluide caloporteur le long des crayons de façon à disposer de marges vis-à-vis de la crise d'ébullition en cas de...
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Conception des combustibles REP
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BAILLY (H.), MENESSIER (D.), PRUNIER (C.) - Le combustible nucléaire des réacteurs à eau sous pression et des réacteurs à neutrons rapides – conception et comportement. - Eyrolles (1996).
-
(2) - Fission Gas Behaviour in Water Reactor Fuels. - OECD/NEA Seminar Proceedings, Cadarache, France, sept. 2000.
-
(3) - Pellet clad Interaction in Water Reactor Fuels. - OECD/NEA Seminar Proceedings, Aix-en- Provence, France, mars 2004.
-
(4) - Very High Burn-ups in Light Water Reactors. - OECD/NEA report no 6224 (2006).
-
(5) - MARDON (J.P.), HOFFMANN (P.B.), GARNER (G.L.) - High burn-up behavior and Licensing of Alloy M5™. - International Meeting on LWR Fuel Performance. Kyoto, oct. 2005.
-
(6) - DELAFOY (Ch.), RONDEPIERRE (J.F.) - Le combustible des Réacteurs à Eau sous Pression. - Site...
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