Les alliages de magnésium sont des mélanges de magnésium et d’autres métaux d’alliage, généralement de l’aluminium, du zinc, du silicium, du manganèse, du cuivre et du zirconium. Étant donné que la caractéristique la plus remarquable du magnésium est sa densité, 1,7 g/cm3, ses alliages sont utilisés lorsque la légèreté est une considération importante (par exemple, dans les composants d’avions). Le magnésium a le point de fusion le plus bas (923 K (1202 °F)) de tous les métaux alcalino-terreux. Le magnésium pur a une structure cristalline HCP, est relativement mou et a un faible module élastique: 45 GPa. Les alliages de magnésium ont également une structure de réseau hexagonale, ce qui affecte les propriétés fondamentales de ces alliages. À température ambiante, le magnésium et ses alliages sont difficiles à travailler à froid en raison du fait que la déformation plastique du réseau hexagonal est plus compliquée que dans les métaux à réseau cubique comme l’aluminium, le cuivre et l’acier. Par conséquent, les alliages de magnésium sont généralement utilisés comme alliages coulés. Malgré la nature réactive de la poudre de magnésium pur, le magnésium métal et ses alliages ont une bonne résistance à la corrosion.
Alliage Magnox – AL80
Magnox, dont le nom est une abréviation de « magnésium non oxydant« , est un alliage à haute teneur en magnésium principalement de magnésium avec de petites quantités d’aluminium et d’autres métaux. Cet alliage, désigné sous le nom d’alliage AL80, est utilisé comme revêtement pour le combustible nucléaire utilisé dans les réacteurs de centrales électriques refroidis au gaz et modérés au graphite du Royaume-Uni du même nom. Les gaines en alliages de magnésium de type Magnox sont bien compatibles avec l’uranium métallique à des températures allant jusqu’à 500 °C et elles sont très résistantes à l’oxydation.
Ce matériau présente l’avantage d’une faible section efficace de capture neutronique, mais présente deux inconvénients majeurs:
- Il limite la température maximale (à environ 415 °C), et donc le rendement thermique, de l’installation.
- L’inconvénient de ces alliages est une forte tendance à la croissance des grains, à la perte des propriétés de résistance, à l’oxydation en présence de vapeur d’eau.
L’alliage magnox Al80 a une composition de 0,8% d’aluminium et 0,004% de béryllium.
Comme cela a été écrit, l’alliage magnox AL80 était principalement utilisé comme gaine de combustible dans les réacteurs de type Magnox. Le 30 décembre 2015, l’unité 1 de Wylfa, le dernier réacteur Magnox en activité au monde, a été fermée. Alors que la conception de Magnox était en cours de déploiement, des travaux étaient déjà en cours sur le réacteur avancé refroidi au gaz (AGR) avec l’intention explicite de rendre le système plus économique. La conception AGR a conservé le modérateur en graphite et le liquide de refroidissement au dioxyde de carbone du Magnox, mais a augmenté la température de fonctionnement du gaz de refroidissement pour améliorer les conditions de vapeur. Cette température accrue (environ 650 °C (1 202 °F)) améliorerait considérablement l’efficacité thermique de la centrale. Mais c’était trop chaud pour l’alliage magnox, et l’AGR avait initialement prévu d’utiliser un nouveau revêtement à base de béryllium, mais cela s’est avéré trop fragile. Celui-ci a été remplacé par un revêtement en acier inoxydable. Cependant,
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