Rapport d'activité de la DEN 2006 - CEA Saclay

Vers la maîtrise de la fabrication
du combustible à particules du VHTR
La R&D CEA sur la fabrication du
combustible à particules, spécifique au
système VHTR, est conduite en soutien
à AREVA pour les besoins du projet
ANTARES.
Les campagnes d’essais dans l’installation
GAIA du centre de Cadarache, ligne de
fabrication en laboratoire de particules
combustible (procédé Sol-gel), ont permis
d’approcher les spécifications fournies par
AREVA (diamètre, sphéricité).
Les travaux ont conduit à livrer mi 2006
à la CERCA un premier lot de particules,
en vue de réaliser des « compacts » de
combustible (agrégat de particules et de
graphite) qui seront irradiés dans OSIRIS
début 2009.
Vue en coupe en microscopie
électronique d’une particule GAÏA
Une technologie d’échangeur à
haute température
pour le VHTR et le RNR gaz
Procédé SANEX :
intérieur du caisson
avec les colonnes à effet
couette. Laboratoire
ATALANTE-Marcoule
Assemblage
de plaques
Plaque emboutie
de technologie
ALFA-LAVAL
Les développements d’échangeurs gazgaz
fonctionnant à haute température
(jusqu’à 850°C) bénéficient à la fois aux
systèmes RNR gaz et VHTR. Les études
semblent converger vers un concept à
plaques embouties, PSHE (Plate Stamped
Heat Exchanger), qui résulte d’une idée
originale du CEA et de l’industriel ALFA-
LAVAL. Cette technologie est considérée
aujourd’hui comme la plus prometteuse
par AREVA, parmi toutes les technologies
explorées, en raison de ses performances,
de sa facilité de fabrication et de
sa compacité.
La R&D sur le cycle
Échangeur intermédiaire de
technologie ALFA-LAVAL
ANTARES
zoom
Production
d’hydrogène
Dans le cadre d’un accord de collaboration
avec les États-Unis, le CEA participe à la
réalisation d’une boucle pilote de production
d’hydrogène par le procédé thermochimique
iode/soufre qui entrera en fonctionnement
d’ici fin 2007 sur le site de General
Atomics. Le CEA fournit dans ce
cadre la section du réacteur de
Bunsen qui a été mise au point sur le
site de Marcoule et dont la fonction
est de produire et séparer les acides
sulfurique et iodhydrique.
Par ailleurs, l’étude d’un schéma d’usine
de production massive d’hydrogène mettant
en œuvre un réacteur à haute température et
son couplage à un procédé d’électrolyse de
la vapeur d’eau, a montré le faible gain
apporté par une utilisation directe de
la chaleur.
Une stratégie flexible
pour la fermeture du cycle
(COEX, DIAMEX-SANEX, GANEX)
Le déploiement industriel de centrales
de 3 ème génération EPR à partir de
2020 est appelé à se poursuivre par
celui de réacteurs à neutrons rapides
de 4 e génération vers 2040. Dans cette
perspective, les études actuelles sur
les procédés de séparation poussée/
transmutation trouveront une application
directe dans l’une ou l’autre des filières
à neutrons rapides (RNR sodium ou
gaz), ouvrant un faisceau de solutions
possibles vers un recyclage complet
de l’uranium, du plutonium et
des actinides mineurs, éliminant
ainsi des déchets ultimes les
éléments les plus radiotoxiques
et responsables de l’essentiel du
dégagement de chaleur à long
terme.
En 2005, la DEN a confirmé
les potentialités de différents procédés
de séparation poussée (DIAMEX, SANEX)
des actinides (uranium, plutonium et
actinides mineurs) et réalisé un premier
essai de co-conversion oxalique de ces
actinides. Ces deux étapes s’inscrivent
dans le développement de procédés
de séparation optimisée des actinides
mineurs, (séparation poussée (DIAMEX,
SANEX) ou groupée (GANEX), qui doivent
permettre de recycler les actinides mineurs
dans les réacteurs à neutrons rapides,
respectivement en mode hétérogène
(dans la couverture) ou homogène (dans
le cœur).
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