Les combustibles tolérants aux accidents (ATF) sont une série de nouveaux concepts de combustibles nucléaires, étudiés afin d’améliorer les performances du combustible pendant le fonctionnement normal, les conditions transitoires et les scénarios d’accident, tels que les accidents de perte de réfrigérant (LOCA) ou les accidents déclenchés par la réactivité ( RIA). Suite à l’accident de Fukushima Daiichi, une revue du comportement du combustible a été initiée. Le combustible gainé d’ alliage de zirconium fonctionne avec succès jusqu’à un taux de combustion élevé et est le résultat de 40 ans de développement et d’amélioration continus. Cependant, dans des conditions d’accident grave, l’interaction zirconium-vapeur à haute température peut être une source majeure de dommages à la centrale.
Ces mises à niveau incluent:
- additifs spécialement conçus pour les pastilles de combustible standard destinés à améliorer diverses propriétés et performances
- revêtements robustes appliqués à l’extérieur des revêtements standards destinés à réduire la corrosion, à augmenter la résistance à l’usure et à réduire la production d’hydrogène dans des conditions de haute température (accidentelles)
- développement de conceptions de combustibles entièrement nouvelles avec revêtement en céramique et différents matériaux combustibles
La gaine de combustible actuelle est la couche externe des barres de combustible, située entre le caloporteur du réacteur et le combustible nucléaire (c’est-à-dire les pastilles de combustible). Il est constitué d’un matériau résistant à la corrosion à faible section efficace d’absorption des neutrons thermiques (~ 0,18 × 10–24 cm2), généralement en alliage de zirconium. Il empêche les produits de fission radioactifs de s’échapper de la matrice combustible dans le caloporteur du réacteur et de le contaminer. Le gainage constitue l’une des barrières dans l’approche de «défense en profondeur», par conséquent, sa capacité de refroidissement est l’un des aspects clés de la sécurité.
Référence spéciale: Agence pour l’énergie nucléaire, État de l’art sur le combustible tolérant aux accidents des réacteurs à eau légère. NEA n° 7317, OCDE, 2018.
Revêtement de combustible revêtu de céramique
Revêtements céramiques comprenant des oxydes, des carbures et des nitrures, et des revêtements composites ou multicouches. Les revêtements céramiques nitrurés sont utilisés pour durcir les matériaux et améliorer leur comportement à l’usure, en particulier TiN et TiAlN. De plus, le CrN est également utilisé pour la protection contre la corrosion. Les revêtements céramiques sont beaucoup plus fragiles que les revêtements métalliques et donc plus susceptibles de subir des fissures et des dommages. L’un des principaux inconvénients des revêtements céramiques est la dissolution des revêtements contenant de l’Al (TiAlN, CrAlN et, dans une moindre mesure, FeCrAl).
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Voir ci-dessus:
Carburant résistant aux accidents
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