Conception de systèmes innovants pour le contrôle optimal de la réactivité des réacteurs à neutrons rapides de 4ème génération
Auteur / Autrice : | Hui Guo |
Direction : | Laurent Buiron |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energie, Rayonnement, Plasma |
Date : | Soutenance le 19/09/2019 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire d'Etudes de PHysique (CEA Cadarache) |
Jury : | Président / Présidente : Cheikh M'Backé Diop |
Examinateurs / Examinatrices : Bruno Fontaine, Denis Verrier | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Stieglitz, Elsa Merle |
Résumé
Les réacteurs de quatrième génération pourraient tirer parti du spectre des neutrons rapides pour optimiser l'utilisation des ressources en uranium, faciliter la gestion des matières fissiles et améliorer la transmutation des déchets nucléaires. La barre de commande est habituellement combinée un réseau des aguilles non étanchées en carbure de bore (B4C) comme élément absorbant. Différents critères technologiques limitent la durée d’utilisation du B4C en irradiation. Par conséquent, des éléments absorbants alternatifs tels que l'oxyde de gadolinium (Gd2O3), l'oxyde d'europium (Eu2O3) et le diborure d'hafnium (HfB2) sont utilisés dans des configurations mixtes spécifiques contenant du modérateur pour optimiser la conception des barres de commande dans les réacteurs rapides refroidi au sodium (RNR-Na).Dans les réacteurs rapides « classiques », la barre de commande est très souvent le seul système de contrôle. Il est donc très difficile de démontrer la non-fusion du combustible lors d'accidents de remontée intempestive des barres (RIB). Par conséquent, deux conceptions de poisons consommables (PC) sont proposées et étudiées pour réduire les effets de RIB. La première conception de PC charge des actinides mineurs en mode homogène ou hybride. La deuxième conception combine B4C et modérateurs dans les assemblages dédiés.Ces conceptions sont étudiées à l'aide de schémas de calcul avancé dans APOLLO3® qui sont développés et validés dans cette thèse. Ces conceptions sont utilisées dans un grand RNR-Na industriel et dans un petit RNR-Na modulaire, et montrent leur grande flexibilité pour optimiser le contrôle de la réactivité dans les réacteurs rapides.