La technologie EATF déployée par Framatome

Le groupe français Framatome dont l’activité nucléaire est tournée vers l’international, notamment aux Etats-Unis, a livré des premiers assemblages de combustible basés sur la technologie Enhanced Accident Tolerant Fuel (EATF) à la centrale de Vogtle Electric, située dans l’Etat de Géorgie, en janvier 2019. Début avril, ces crayons, ont été intégrés dans des assemblages GAIA M5TM destinés au réacteur n°2 de la centrale.

Le chrome, une solution innovante

Créé en 1958, Framatome conçoit et fabrique des composants, du combustible, des systèmes de contrôle-commande et offre toute une gamme de services destinés aux réacteurs REP et REB. Pour se démarquer de ses concurrents, le groupe a toujours placé sa priorité dans la recherche de solutions innovantes et de technologies à forte valeur ajoutée. S’agissant des combustibles nucléaires, en 2014 un programme EATF (Enhanced Accident Tolerant Fuel) a été développé, consistant à ajouter aux gaines des crayons de combustible, un revêtement chrome. 

L’ajout d’un revêtement de chrome aux tubes de gainage M5Framatome en alliage de zirconium améliore la résistance à l’oxydation à haute température et réduit la génération d’hydrogène lors d’une perte de refroidissement primaire. Ce revêtement de chrome réduit également considérablement le fluage et le ballonnement du crayon, ce qui permet de préserver la géométrie du cœur et d’assurer son refroidissement et ainsi d’offrir un temps de réponse plus long à l’opérateur. Par ailleurs, ce revêtement innovant présente une meilleure résistance à l’usure des crayons due aux débris en fonctionnement normal.

Outre le revêtement de chrome des tubes de gainage, cette solution combustible intégrée inclut des pastilles de combustible d’UO2 dopé à l’oxyde de chrome, qui présentant une densité plus élevée, contribuent à réduire le relâchement de gaz de fission en cas de perte de refroidissement primaire. Par ailleurs, les pastilles d’UO2 dopé au chrome ont prouvé une résistance accrue au phénomène d’IPG (Interaction Pastille-Gaine) ce qui accroit la flexibilité.

Un soutien international

Dans le cadre de son programme EATF, Framatome a bénéficié du soutien du département de l’Énergie américain (DOE), dont la mise à disposition de ses laboratoires nationaux et son assistance. Des partenaires européens, comme le CEA qui avait initialement identifié le revêtement de tube de gainage approprié, ainsi qu’EDF, la centrale nucléaire de Goesgen en Suisse et d’autres acteurs du secteur nucléaire, ont également collaboré pendant de nombreuses années au développement de certaines des options de combustible PROtect dont l’EATF.

Framatome a produit ses assemblages combustibles dans son usine de fabrication de combustible de Richland, dans l’État de Washington (États-Unis), dans le cadre d’un contrat passé en 2017 avec Southern Nuclear, l’opérateur de la centrale de Vogtle Electric. Southern Nuclear, une filiale de Southern Company, exploite 6 réacteurs pour Alabama Power et Georgia Power.

Pour Lionel Gaiffe, directeur de la Business Unit Combustible de Framatome, « Avec Southern Nuclear, c’est un jalon essentiel pour nos programmes EATF, et le développement de cette nouvelle technologie de combustible, plus évoluée, plus économique aussi ».

Quelques mois auparavant, Framatome avait signé avec Entergy un contrat en vue de livrer et d’insérer des assemblages de combustible utilisant des crayons précurseurs avec revêtement chrome dans le réacteur N°1 de la centrale Arkansas Nuclear One (ANO). « Entretenir l’excellence opérationnelle, tout en produisant en toute sécurité de l’électricité décarbonée à faible coût est au centre de notre activité chez Entergy », avait alors déclaré John Elnitsky, directeur Ingénierie et Services Techniques du groupe. « Ces crayons à revêtement chrome vont augmenter non seulement la fiabilité des assemblages de combustible de nos clients mais permettra aussi d’introduire une technologie innovante pour nos industries ».