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Informations
Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 238 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 17 Mo |
Extrait
UNIVERSITÉ D’ORLÉANS
ÉCOLE DOCTORALE SCIENCES ET TECHNOLOGIES
Laboratoire d’essais pour la Maîtrise des Accidents graves, CEA Cadarache
THÈSE présentée par :
Kamila PLEVACOVA
soutenue le : 16 décembre 2010
pour obtenir le grade de : Docteur de l’Université d’Orléans
Discipline : Physique
Etude des matériaux sacrificiels absorbants et
diluants pour le contrôle de la réactivité dans le
cas d’un accident hypothétique de fusion du cœur
de réacteurs de quatrième génération
THÈSE codirigée par :
Jacques POIRIER Professeur, Université d’Orléans, CEMHTI-CNRS
Christophe JOURNEAU Ingénieur de Recherches, HDR, CEA Cadarache
RAPPORTEURS :
Gérard DUCROS Directeur de Recherches, CEA Cadarache
Fiqiri HODAJ Professeur, INPG, SIMAP-CNRS
____________________________________________________________________
JURY:
Jean-Pierre BONNET Professeur, ENSCI, Président du jury
Marianne BALAT - PICHELIN Directrice de Recherches, PROMES-CNRS
Gérard DUCROS Directeur de Recherches, CEA Cadarache
Fiqiri HODAJ Professeur, INPG, SIMAP-CNRS
Christophe JOURNEAU Ingénieur de Recherches, HDR, CEA Cadarache
Jacques POIRIER Professeur, Université d’Orléans, CEMHTI-CNRS
Pascal PILUSO (invité) Ingénieur de Recherches, CEA Cadarache
tel-00592463, version 1 - 12 May 2011
tel-00592463, version 1 - 12 May 2011
REMERCIEMENTS
L’étude présentée dans ce mémoire a été réalisée dans le cadre d’un contrat de thèse CTBU
au CEA Cadarache, à la Direction de l’Energie Nucléaire (DEN), au Département des
Technologies Nucléaires (DTN), au Service de Technologie des Réacteurs Industriels
(STRI), au Laboratoire pour la Maitrise des Accidents graves (LMA). Je remercie l’ensemble
des chefs de ces différentes unités pour leur accueil.
La thèse a fait partie du projet tripartite entre le CEA, AREVA et EDF sur les Réacteurs à
Neutrons Rapides à caloporteur sodium de génération IV. Elle a également été choisie pour
faire partie du projet de collaboration européen CP-ESFR (Collaborative Project – European
Sodium Fast Reactor). Je remercie les différents partenaires pour leur participation au
financement de ma thèse.
Mes remerciements les plus sincères vont à Christophe JOURNEAU, Expert International au
CEA, qui a encadré cette thèse et sans qui ce travail n’aurait pas pu aboutir. Merci
Christophe pour ta gentillesse, toute ton aide et tes explications. Je remercie énormément
Jacques POIRIER, Professeur à l’Université d’Orléans, pour avoir dirigé cette thèse. Merci
Jacques pour vos conseils et votre regard extérieur. Ce travail n’aurait pas pu se faire non
plus sans Pascal PILUSO, Expert Senior au CEA, spécialiste des matériaux du laboratoire.
Merci Pascal pour tout le temps que tu m’as consacré pour interpréter mes différents essais.
Pour l’honneur qu’ils mon fait en acceptant d’être les rapporteurs de cette thèse, je remercie
Gérard DUCROS, Directeur de Recherches au CEA Cadarache et Fiqiri HODAJ, professeur
à l’INPG. Ma reconnaissance va aussi à Jean-Pierre BONNET, professeur à l’ENSCI, pour
avoir accepté de présider le jury, ainsi qu’à Marianne BALAT – PICHELIN, Directrice de
Recherches au PROMES – CNRS, d’avoir été mon examinatrice.
Pour leur inestimable aide, surtout dans l’analyse des échantillons, je tiens à remercier
Justine LAMY et Julien BRICOUT qui ont effectué en ma compagnie leur stage de fin
d’études d’Ecole d’Ingénieurs. J’ai énormément apprécié les six mois passés avec chacun
d’eux. Un grand merci aussi à mon compatriote Vaclav TYRPEKL qui a apporté au
laboratoire un bout de mon pays d’origine et qui m’a aidé lors des interprétations des
analyses matériaux. Je remercie aussi Sandra POUMEROULY pour les informations qu’elle
m’a fournies au sujet de la neutronique, mais également pour les déjeuners passés
ensemble.
Je remercie Laurent BRISSONNEAU de m’avoir permis de me servir du MEB et de la DRX
de son laboratoire ainsi que de ses précieux conseils. Merci à Philippe SORNAY et à Eric
BERTRAND du CEA/CAD/DEN/DEC/SPUA/LCU d’avoir accepté de fabriquer des creusets
en UO nécessaires pour certains de mes essais. Merci à S. GOSSE du 2
DEN/DANS/DPC/SCP/LM2T du CEA Saclay de m’avoir fourni des résultats indispensables
concernant les gaz issus de l’interaction UO – B C. 2 4
Mes remerciements vont également à José MONERRIS, Gérald FRITZ et Yves BULLADO
pour leur inestimable aide lors de la mise en place de mes expériences et pour leur bonne
humeur.
Un très grand merci va bien sûr à l’ensemble du personnel du LMA qui m’a fait énormément
apprécier mes trois années passées dans ce laboratoire. Merci plus particulièrement aux
filles du laboratoire, Brigitte ROMAGNOLO-VALENTIN et Nathalie CASSIAUT-LUIS, d’avoir
rendu encore plus agréable mon travail dans ce monde masculin. Merci bien évidemment à
Didier TARABELLI pour sa bonne humeur et le temps qu’il a consacré à relire ce mémoire.
Je tiens enfin à remercier ma famille et Ludo de m’avoir permis d’arriver là où je suis
aujourd’hui.
3
tel-00592463, version 1 - 12 May 2011
TABLE DES MATIERES
GLOSSAIRE................................................................................................................... 7
CHAPITRE 1. INTRODUCTION – CONTEXTE DE L’ETUDE ................................................ 9
1.1. Choix des réacteurs de Génération IV ................................................................... 9
1.2. Introduction aux réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium ........................11
1.2.1. Pourquoi un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium? ........................11
1.2.2. Principales caractéristiques ...........................................................................12
1.2.3. Description ....................................................................................................12
1.3. Introduction au risque de l’accident grave avec fusion du cœur ............................14
1.3.1. Généralités sur les accidents graves dans les centrales nucléaires ..............14
1.3.2. Description d’un accident grave dans un RNR-Na et la démarche de sûreté
pour le nouveau réacteur ..............................................................................................15
1.3.3. Les moyens de mitigation ..............................................................................18
1.4. Objectifs de la thèse .............................................................................................18
1.5. Plan du mémoire ...................................................................................................19
Références bibliographiques du Chapitre 1 ......................................................................20
CHAPITRE 2. ETAT DE L’ART SUR LES MOYENS DE MITIGATION PERMETTANT LE CONTROLE
DE LA REACTIVITE DANS UN REACTEUR A NEUTRONS RAPIDES A CALOPORTEUR SODIUM ... 21
2.1. Régulation de la réactivité au plus près du cœur du réacteur ................................21
2.1.1. Différents systèmes d’arrêt contenant un matériau absorbant .......................21
2.1.2. Choix du carbure de bore en tant que matériau absorbant pour le contrôle de
la réactivité près du cœur du réacteur...........................................................................26
2.1.3. Autres absorbants utilisés pour le contrôle de réactivité près du cœur du
réacteur 27
2.2. Récupérateur de corium ........................................................................................29
2.2.1. Fonction d’un récupérateur ............................................................................29
2.2.2. Les récupérateurs des réacteurs RNR-Na déjà développés ..........................29
2.2.3. Récupérateurs avec des matériaux réfractaires ............................................31
2.2.4. Les récupérateurs utilisant des matériaux sacrificiels dans les réacteurs à eau
32
Références bibliographiques du Chapitre 2 ......................................................................36
CHAPITRE 3. CHOIX DES MATERIAUX SACRIFICIELS ................................................... 38
3.1. Cahier des charges pour la sélection de matériaux sacrificiels ..............................38
3.1.1. Exigences envers le matériau sacrificiel ......................