Fabrication du combustible
Procédé
Pastilles combustibles
L'étape de fabrication du combustible est destinée à donner aux matières nucléaires la forme physico-chimique adéquate pour une irradiation en réacteur. Les centrales électrogènes utilisent pour la plupart un combustible d'oxyde d'uranium UOX (
Uranium OXide). Certaines applications spécifiques requièrent un combustible métallique (réacteurs
Magnox par exemple).
L'UF6 enrichi est converti en poudre d'oxyde d'uranium dans un premier temps.
L'oxyde d'uranium est ensuite comprimé sous forme de pastilles (de 7 à de diamètre pour les REP). Ces pastilles sont elles-mêmes empilées dans un tube : la gaine. Selon le type de réacteur, le gainage est réalisé :
- en alliage de zirconium, le Zircaloy, qui n'absorbe pas les neutrons thermiques et permet donc d'améliorer le bilan neutronique du réacteur en évitant les captures stériles,
- en acier inoxydable pour les réacteurs à neutrons rapides à caloporteur sodium (l'acier n'est pas absorbant pour les neutrons rapides) ou pour certains concepts de réacteurs à neutrons thermiques (AGR par exemple). Dans ce dernier cas, ceci demande un surcroît d'enrichissement pour compenser les captures stériles,
- en aluminium, principalement pour des assemblages expérimentaux.
La gaine est close à ses extrémités par des bouchons pseudo-coniques soudés. Un ressort est situé entre le haut de la colonne
fissile et le bouchon supérieur de sorte à assurer le maintien des pastilles. Le crayon ainsi constitué est rempli sous
hélium. Ce gaz n'est pas activable et prévient ainsi la formation d'éléments radioactifs gazeux dans l'interstice (ou gap) pastille - gaine.
Assemblage combustible
Les crayons sont ensuite assemblés en réseaux verticaux d'environ 250 (selon le type de réacteur) crayons parallèles. Des grilles horizontales assurent le maintien en faisceaux tandis qu'un dispositif de préhension situé en haut de l'assemblage facilite sa manutention et permet l'accrochage dans le cœur.
Le combustible MOX (mixed-oxyde) est fabriqué à parti du plutonium de retraitement et de l'uranium appauvri produit lors de l'étape d'enrichissement. La forme physico-chimique du combustible est identique à celle de l'oxyde d'uranium (UOX).
Installations industrielles
De nombreux pays disposent d'usines de fabrication de combustible. Les capacités mondiales de fabrication sont de l'ordre de (tML : tonnes de métal lourd) pour le combustible UOX des réacteurs à eau légère et pour le combustible des réacteurs à eau lourde (majoritairement au Canada). Les autres usines de fabrication concernent le combustible
AGR (au Royaume-Uni) ainsi que les combustibles
MOX pour
REP et
RNR.
Combustible irradié
Principaux éléments contenus dans les combustibles irradiés[CEA - Direction des Programmes Informations sur l'énergie : édition 2004, Direction de la communication du CEA, Paris, 2005 ](en kg/tonne de combustible REP 1300, après 3 ans de refroidissement)
Uranium : d'enrichissement d'environ
| Produits de fission
| Masse (kg)
| Produits de fission
| Masse (kg)
|
| Kr, Xe
| 6,0
| Tc
| 0,23
|
| Cs, Rb
| 3,1
| Ru, Rh, Pd
| 0,86
|
| Sr, Ba
| 2,5
| Ag, Cd, In, Sn, Sb
| 0,25
|
| Y, La
| 1,7
| Ce
| 2,5
|
| Zr
| 3,7
| Pr
| 1,2
|
| Se, Te
| 0,56
| Nd
| 4,2
|
| Mo
| 3,5
| Sm
| 0,82
|
| I
| 0,23
| Eu
| 0,15
|
Voir aussi
Kärnbränsle
)
)
)
