Les assemblages

Les assemblages de combustible nuclaireen France et au JaponAprs enrichissement, lhexafluorure duranium est converti en oxyde duranium sous la forme dune poudre noire.

Celle-ci est comprime puis fritte (cuite au four) pour donner des petits cylindres denviron 1 cm de long et gros comme des petits morceaux de craie, appels pastilles ou pellets.

Chaque pastille, qui ne pse que 7 g, peut librer autant dnergie quune tonne de charbon (1 million de grammes).

=7 g doxyde duranium 1 tonne de charbonIl existe diffrentes sortes de pastilles suivant les constructeurs, les poques, les racteurs.

Chaque pastille fait lobjet dune vrification.

Les pastilles sont enfiles dans de longs tubes mtalliques de 4 m de long en alliage de zirconium (Zircalloy) ; ce sont les gaines, dont les extrmits sont soudes pour constituer les crayons de combustible (ou barres).

Les tubes sont remplis d'hlium 30 bar.Pourquoi du zirconium ? Parce que, dans les conditions normales dutilisation, il rsiste trs bien la corrosion et absorbe peu de neutrons thermiques.

Mais il a un gros dfaut :Le Zircalloy prsente une grande affinit avec l'hydrogne avec lequel il forme des hydrures, ce qui le fragilise.Or, dans certaines conditions de forte radioactivit ou de temprature, leau peut tre craque, cest--dire dissocie en hydrogne et oxygne.

Gaines de combustiblesclates entre 700 et 900 CDans les centrales nuclaires franaises, un crayon contient 272 pastilles.

Les crayons sont prpars pour tre rassembls en fagots de section carre ou circulaire, appels assemblages de combustible.

En France, les assemblages ont une section carre.

Les crayons sont maintenus dans une armature rigide, en carr de 1717 crayons.

Chaque assemblage contient 264 crayons.

17 x 17 = 289

- 24 tubes guides grappe decommande (ou grappe de contrle, pour absorber les neutrons)

- 1 tube guide instrumentationLa masse d'un assemblage est de 640 kg

A Fukushima Daiichi, les assemblages avaient 63 crayons(modle dj ancien)

Plus petits, ils ont une masse denviron 172 kg.Les assemblages sont eux-mmes assembls disposs selon une gomtrie prcise dans le cur du racteur. En France, selon les racteurs, il y a 157, 193 ou 205 assemblages placs verticalement dans la cuve.

Le chargement dun racteur nuclaire de 900 mgawatts ncessite 157 assemblages contenant en tout 11 millions de pastilles.A Fukushima Daiichi, le racteur 1 avait 400 assemblages, les racteurs 2 et 3 en avaient 548.Le racteur 4 ntait pas charg le jour de laccident.

Les assemblages groups au centre de la cuve forment le cur du racteur. La cuve est la deuxime barrire de confinement.

En France, les barres des contrle sont situes au-dessus de la cuve et peuvent descendre par gravit.A Fukushima, les barres de contrles sont situes en dessous de la cuve. A Fukushima, le gros dfaut est que la cuve est perce en son fond. En cas de fonte du cur (meltdown), le corium a plus facile percer la cuve.

Racteur 1 de Fukushima Daiichi : les trous destins au passage des 97 barres de contrle en fond de cuve .Stockage des assemblages de combustible us

Au bout dun certain temps, le combustible doit tre retir du racteur. Ce combustible us est trs radioactif en raison de la prsence des produits de fission. Les rayonnements mis par ces atomes radioactifs dgagent beaucoup de chaleur cest pourquoi, aprs son utilisation, le combustible us est entrepos dans une piscine de refroidissement, appele aussi piscine de dsactivation prs du racteur pendant 2 3 ans pour laisser diminuer son activit.

A Fukushima, au bout de 2 ans environ, on transfrait les assemblages dans une autre piscine qui est sur le mme site : la piscine commune.

Cette piscine commune aux 6 racteurs stocke 6375 assemblages, soit environ 1000 tonnes de combustible us.

Diffrence entre assemblage de combustible neuf et assemblage de combustible usOn peut manipuler un assemblage neuf, il nest que trs peu radioactif.Par exemple, Fukushima, Tepco a retir deux assemblages de combustible neuf de la piscine 4 le 19 juillet 2012.

Diffrence entre assemblage de combustible neuf et assemblage de combustible usOn ne peut pas approcher un assemblage de combustible us. Il est trop radioactif.Cest pourquoi les assemblages doivent imprativement tre plongs dans leau car leau arrte les rayonnements.

Comparaison de sites nuclairesA Fukushima Daiichi : si on compte les assemblages prsents dans les 5 racteurs, les 7 piscines et lentreposage sec, il y a en tout 14 633 assemblages, soit environ 2500 tonnes de combustible.

Sil arrivait un problme une piscine suspendue 30 m de hauteur, cause dun sisme par exemple, ce serait une catastrophe pire que Tchernobyl (car abandon du site obligatoire).

Comparaison de sites nuclairesA La Hague, il y a environ 3 fois plus de combustible us que sur le site de Fukushima Daiichi, soit environ 7500 tonnes.

Sil arrivait un problme une des piscines (qui ne comportent pas denceintes de confinement), une grande partie de lEurope deviendrait inhabitable.