Etude du broyage de poudres d'oxydes nucleaires

A study of ball milling of powdered nuclear oxides

• Auteur / Autrice : MONIQUE SEISS
• Direction : P. BOCH
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le combustible nucleaire mox, melange d'oxydes constitue d'environ 3% a 10% d'oxyde de plutonium dans l'oxyde d'uranium, permet de recycler le plutonium dans les reacteurs a eau pressurisee. Les performances et l'aptitude au retraitement de ce combustible sont fortement liees a l'homogeneite en concentration de la solution solide (u,pu)o#2. En raison de la faible interdiffusion des atomes u et pu lors du frittage, la qualite du melange realisee par broyage a sec en jarre a boulets des poudres d'oxydes d'uranium et de plutonium conditionne l'homogeneite du combustible mox. Cette etude contribue a la comprehension de cette etape cle du procede. La premiere partie de ce travail s'interesse aux objectifs a atteindre a savoir la taille maximale des particules de puo#2 et d'uo#2 que l'on puisse tolerer en sortie de broyeur dans la mesure ou elles seront resorbees par frittage. La deuxieme partie est dediee a l'etude de la micronisation des poudres. Les mecanismes intervenant dans le broyeur a boulets et leur incidence sur la fragmentation des poudres prises individuellement sont analyses. La troisieme partie est consacree a l'etude du broyage-melange des poudres uo#2 + ceo#2 (poudre simulant l'oxyde de plutonium) avec la mise au point d'une technique de caracterisation sur pastilles crues du melange cobroye. Cette technique permet d'evaluer l'efficacite du broyage-melange en quantifiant la taille des particules de ceo#2 et leur repartition au sein du melange en fonction de la duree du broyage, de la taille des galets et de la vitesse de rotation du broyeur. Meme dans les conditions de broyage les plus severes (augmentation de la vitesse de rotation ou diminution de la taille des galets), il persiste toujours un nombre de particules d'uo#2 de taille superieure a la taille critique admissible en sortie de broyeur. A contrario des 2 heures de broyage, la fraction correspondante associee aux particules de ceo#2 est inexistante. Le parametre penalisant pour l'homogeneisation n'est donc pas a priori la taille des particules de puo#2 (ceo#2) mais plutot celle des agregats d'uo#2