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38 Énergie et environnement
dont le but est de développer une version consolidée du design de l’accélérateur, avec suffisamment de
détails pour que les phases d’ingénierie et de construction puissent commencer à l’horizon 2015 (figure 1).
Figure 1 : schéma conceptuel d’un accélérateur pour ADS.
1.2 Combustible nucléaire solides et liquides
Les activités sont centrées sur la synthèse, la caractérisation et le retraitement du combustible nucléaire
concernant les systèmes de génération IV, en particulier (i) les carbures d'uranium (ou de thorium) pour les
GFR (Gas Fast Reactor) et la production de faisceau d'ions radioactifs, (ii) les oxydes d'uranium (avec et
sans actinides mineurs) pour les SFR (Sodium Fast Reactor) (iii) le combustible liquide à base de fluorure de
thorium pour les MSFR (Molten Salt Fast Reactor).
Combustibles solides : synthèse d’oxyde et de carbure, en tant que nouveaux combustibles ; mécanismes
de corrosion et effets de l’irradiation pour le stockage ou le retraitement
Plus particulièrement, ces études concernent la synthèse, la caractérisation, les données thermodynamique
et cinétique de l’évolution de matériaux céramiques à base d’uranium (carbures d’uranium et/ou thorium)
dans des conditions d’irradiation et de température extrêmes. Ces matériaux sont pressentis comme combustible
pour les réacteurs de génération IV à neutrons rapides refroidis au gaz. Ils sont aussi utilisés comme
cibles pour la production de faisceaux d’ions radioactifs pour la physique fondamentale au travers de
grands projets internationaux tels que : SPIRAL2 (France), EURISOL-DS (Europe), FAIR (Allemagne), SPES
(Italie), RIA (USA). Il s’agit ici de comprendre le comportement de ce matériau durant sa synthèse mais
aussi durant son vieillissement dans des conditions drastiques de température et d’irradiation (comme au
cœur du réacteur par exemple) afin de tendre vers un matériau répondant le mieux aux critères d’intégrités
mécanique (gonflement) et physico-chimique (composition, relâchement). Nous sommes au début de
nos études concernant le contrôle de paramètres physico-chimiques lors de la synthèse (taille des grains et
des pores, composition, densité) et concernant les mécanismes de leurs évolutions. Pour nous guider dans
ce domaine où beaucoup reste à faire, nous allons développer des modèles de simulation de matériaux
poreux avec par exemple le logiciel COMSOL. Nous pourrons notamment optimiser le taux de relâchement
en travaillant sur la taille et la répartition des pores ou encore la forme et la taille de la cible. Ceci
permettra de prévoir la durée de vie de ce matériau dans les dites conditions.