Combustible à haut taux de combustion : les critères de sûreté

Un long cycle du combustible présente plusieurs avantages, notamment économiques : le rendement du combustible est meilleur et son stockage – une fois qu’il est usé – plus court. Les concepteurs de combustible nucléaire s’emploient à développer ces atouts, en utilisant de nouveaux matériaux pour les gaines, en définissant une nouvelle conception des assemblages et en l’adaptant aux nouvelles performances. Toutefois, il est indispensable de vérifier si les critères de conception relatifs au comportement thermo-mécanique de l’assemblage en situation de perte du réfrigérant primaire (APRP) restent adéquats.

Si la conception du combustible nucléaire peut être étendue bien au-delà des limites du taux de combustion actuelles, la performance physique des matériaux et des composants ne peut pas être prolongée indéfiniment. La performance du combustible nucléaire est le résultat de l’interaction complexe d’un grand nombre d’aspects physiques et mécaniques, qui remettent en question l’évaluation et la prédiction du comportement thermo–mécanique du combustible à haut taux de combustion et en situation d’APRP.

Ces dernières années, il a été démontré que les connaissances fondamentales sur les phénomènes induisant la dégradation du combustible sont suffisantes pour un taux de combustion moyen de 50 à 60 GWj/tU, taux autorisé dans la plupart des pays. L’augmentation du taux de combustion de la charge du cœur jusqu’à 60 GWj/tU devra être accompagnée d’actions appropriées, notamment l’examen post–irradiation (par essais destructifs et non destructifs) des programmes de surveillance sur des assemblages irradiés. Cet examen permettra d’obtenir des résultats sur le comportement thermo-mécanique des crayons et de l’assemblage de combustible, en particulier sur la corrosion interne et externe de la gaine du combustible en situation d’APRP.

Dans le cadre du projet national vietnamien et pour conforter l’analyse du PSAR (Rapport préliminaire d’analyse de sûreté) du projet de Ninh Thuan, une première étude a été entreprise au ministère des Sciences et Technologies, pour examiner tous les aspects thermo–mécaniques du comportement du combustible à haut taux de combustion, dans les situations à l’équilibre et accidentelles.

TVS-2006, le combustible des réacteurs VVER-AES-2006

Les principales caractéristiques des équipements et les configurations des systèmes de sûreté ont été sélectionnées. Elles reposent sur plusieurs évaluations expérimentales décrites en détail [3]. Nous traitons ici principalement de la conception avancée de l’assemblage de combustible de type « sans boîtier » TVS-AES-2006. L’évolution des modèles de base des assemblages de combustible de type VVER est présentée dans la figure 1.