Combustible nucléaire

Le combustible nucléaire est le produit qui, contenant des matières fissiles, apporte l'énergie dans le cœur d'un réacteur nucléaire en entretenant la réaction nucléaire en chaîne de fission nucléaire.


Catégories :

Matériau nucléaire - Matériau - Traitement du combustible usé - Chimie nucléaire

Recherche sur Google Images :


Source image : lexpress.fr
Cette image est un résultat de recherche de Google Image. Elle est peut-être réduite par rapport à l'originale et/ou protégée par des droits d'auteur.

Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • Le combustible nucléaire est positionné dans le cœur du réacteur (Voir dossier pédagogique Le cycle du combustible nucléaire).... (source : cea)
  • Production d'électricité, où le combustible nucléaire est chargé dans un réacteur dans lequel les réactions nucléaires produisent de l'électricité.... (source : cna)
  • Lors de son passage dans un réacteur, le combustible nucléaire est irradié par les neutrons et donne naissance à différents produits qui peuvent se... (source : futura24.voila)
Schéma simplifié de la filière nucléaire

Le combustible nucléaire est le produit qui, contenant des matières fissiles (uranium, plutonium…), apporte l'énergie dans le cœur d'un réacteur nucléaire en entretenant la réaction nucléaire en chaîne de fission nucléaire.

Ces matières fissiles sont utilisées pour la propulsion nucléaire de navires militaires (en particulier les porte-avions) et de sous-marins nucléaires, mais aussi comme combustible dans les centrales nucléaires : un réacteur à eau pressurisée de 1 300 MWe (environ 20 en France) comporte à peu près 100 tonnes de combustible renouvelé périodiquement, par partie.

Le combustible UOX (Uranium Oxyde) est constitué par des pastilles de dioxyde d'uranium (UO2). Ces pastilles sont empilées dans des tubes en alliage de zirconium. Ces tubes d'environ 4 mètres de longueur sont aussi nommés gaines. La totalité pastilles gaine forme un crayon. Les crayons sont bouchés aux deux extrémités et sont pressurisés avec de l'hélium. Les crayons sont ensuite réunis en assemblages constitués de 264 éléments pour ce qui est des assemblages les plus courant utilisés en France (17 X 17 = 289 - 24 tubes guides - 1 tube d'instrumentation ⇒ soit 264).

Fabrication du combustible

Procédé

Pastilles combustibles

L'étape de fabrication du combustible est conçue pour donner aux matières nucléaires la forme physico-chimique correcte pour une irradiation en réacteur. Les centrales électrogènes utilisent pour la majorité 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 tout d'abord. L'oxyde d'uranium est ensuite comprimé sous forme de pastilles (de 7 à 8 mm 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 :

La gaine est close à ses extrémités par des bouchons pseudo-coniques soudés. Un ressort est localisé 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 système de préhension localisé en haut de l'assemblage favorise sa manutention et permet l'accrochage dans le cœur.

Le combustible MOX (mixed-oxyde) est fabriqué à partir du plutonium de retraitement et de l'uranium appauvri produit lors de l'étape d'enrichissement. La forme physico-chimique du combustible est semblable 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 12 000 tML/an (tML : tonnes de métal lourd) pour le combustible UOX des réacteurs à eau légère et 5 000 tML/an pour le combustible des réacteurs à eau lourde (surtout au Canada). Les autres usines de fabrication concernent le combustible AGR (au Royaume-Uni) mais aussi les combustibles MOX pour REP et RNR.

Combustible irradié

Principaux éléments contenus dans les combustibles irradiés[1] (en kg/tonne de combustible REP 1300, après 3 ans de refroidissement)

Uranium : 935, 548 kg d'enrichissement d'environ 1 %

Actinides Masse (kg)
neptunium 0, 43
plutonium 10
américium 0, 38
curium 0, 042


Réacteur CROCUS de l'EPFL
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

Bibliographie

Liens externes

{... }

Notes et références

  1. CEA - Direction des Programmes Informations sur l'énergie : édition 2004, Direction de la communication du CEA, Paris, 2005


Recherche sur Amazone (livres) :



Principaux mots-clés de cette page : combustible - réacteur - nucléaire - uranium - pastilles - oxyde - crayon - tubes - gaines - assemblages - fabrication - produit - uox - forme - neutrons - matières - fissiles - plutonium - fission - eau -


Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Combustible_nucl%C3%A9aire.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu