Recherche Avancée

Thèse soutenue

Contribution aux travaux sur la transmutation des déchets nucléaires, voie des réacteurs à sel fondu : le concept Amster, aspect physique et sureté

FR
Auteur / Autrice : David Lecarpentier
Direction : Victor Mastrangelo
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et techniques
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Paris, CNAM

Résumé

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Ce document presente un concept de reacteur nucleaire a sel fondu (rsf) appele amster (actinide molten salt transmuter) dont l'objectif est la reduction des dechets nucleaires. Les rsf ont un combustible sous forme liquide (sel fondu), qui leur sert aussi de caloporteur. Cette particularite permet un retraitement en ligne d'une faible proportion du combustible chaque jour, avec des taux de pertes potentiellement plus faibles que dans le retraitement usuel des combustibles uses. Cette these presente dans un premier temps une breve introduction a la problematique de l'incineration des dechets nucleaires. Puis on fait l'historique des rsf et des acquis technologiques du passe ; leurs avantages et inconvenients potentiels sont analyses. Le formalisme d'etude de l'evolution du combustible retraite en continu est pose, puis utilise afin d'analyser les conditions de convergence de la composition isotopique du cur vers un equilibre. Les programmes de simulation fondes sur ce formalisme sont presentes. Les chapitres v, vi et vii presentent des gestions du combustible particulieres tout en prenant en compte la faisabilite technologique de ces reacteurs. On aboutit a deux projets principaux ; le premier est un reacteur incinerateur de transuraniens sur support thorium, permettant de bruler 22 kg/twhe de transuraniens issus des reacteurs a eau sous pression. Le second est un reacteur a support thorium autogenerateur en uranium 233, consommant uniquement 100 kg/twhe de 2 3 2th et ne produisant que quelques grammes par twhe de transuraniens. Les chapitres viii et ix traitent de la surete. Tout d'abord, les parametres de surete du reacteur amster sont calcules. Un dispositif de vidange du cur pouvant arreter tout transitoire de puissance accidentel sans intervention externe est presente. Enfin, on analyse l'effet de la perte de neutrons retardes hors du cur, due a la circulation du combustible. Un programme de simulation de transitoires accidentels est decrit et utilise pour le calcul de transitoires particuliers. Finalement on donne les voies de recherches pour completer ces travaux fortement lies a la chimie des sels fondus : les performances du retraitement chimique sont a demontrer a l'echelle industrielle et un programme de collecte de donnees physico-chimiques doit etre mis en place afin de caracteriser un sel permettant d'obtenir a la fois l'autogeneration en uranium 233 et des coefficients de contre-reactions negatifs. Les voies d'amelioration de la precision du programme de simulation de transitoires accidentels sont aussi introduites.