Qu’est-ce que les barres de commande tolérantes aux accidents – ATCR – Définition

Les barres de contrôle sont un système de sécurité important des réacteurs nucléaires. Leur action rapide et la réponse rapide du réacteur sont indispensables. Les barres de contrôle sont utilisées pour maintenir l’état souhaité des réactions de fission dans un réacteur nucléaire (état sous-critique, état critique, changements de puissance). Elles constituent un élément clé d’un système d’arrêt d’urgence (SCRAM).

Les barres de contrôle sont des barres, des plaques ou des tubes contenant un matériau absorbant les neutrons (matériau à forte section d’absorption des neutrons thermiques) tel que le bore, l’hafnium, le cadmium, etc., utilisé pour contrôler la puissance d’un réacteur nucléaire. En absorbant les neutrons, une barre de contrôle empêche les neutrons de provoquer d’autres fissions.

Les barres de commande constituent généralement des ensembles de barres de commande en grappe (REP) et sont insérées dans des tubes de guidage à l’intérieur d’un assemblage de combustible nucléaire. Le matériau absorbant (par exemple des pastilles de carbure de bore ou d’alliage Ag-In-Cd) est protégé par le revêtement généralement en acier inoxydable.

Néanmoins, le point de fusion de l’alliage Ag-In-Cd (~790 ̊C), la température eutectique du carbure de bore (B4C) et du Fe (~1150 ̊C) et la température eutectique du Fe et du Zr (~950 ̊C) sont inférieurs à la température (≳1 200) à laquelle la gaine de combustible en alliage de Zr commence à s’oxyder intensément dans des conditions d’accident grave. Ainsi, il est possible que les barres de commande fondent et s’effondrent avant que le cœur du réacteur ne soit significativement endommagé en cas d’accident grave.

Les caractéristiques inhérentes suivantes sont requises dans les barres de commande tolérantes aux accidents:

• La valeur de réactivité de l’ATCR doit être comparable ou supérieure à celle de la CR conventionnelle.
• Les matériaux absorbant les neutrons utilisés dans l’ATCR doivent avoir un point de fusion suffisamment élevé et une température eutectique élevée avec gaine pour empêcher la rupture des CR avant une défaillance importante des barres de combustible lors d’un accident grave, évitant ainsi une recriticité incontrôlable même si de l’eau non borée est injectée pour le refroidissement d’urgence. du noyau.

L’idée principale est de remplacer les matériaux conventionnels absorbant les neutrons par des matériaux céramiques appropriés qui satisfont aux exigences ci-dessus. Le candidat d’un nouveau matériau absorbant pour l’ATC comprend le gadolinia (Gd2O3), le samaria (Sm2O3), l’europia (Eu2O3), la dysprosie (Dy2O3), l’hafnia (HfO2). Le point de fusion de ces matériaux et la température de liquéfaction avec Fe sont supérieurs à la température d’oxydation rapide de l’alliage de zirconium.

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Voir ci-dessus:
Carburant résistant aux accidents