Belgique: le centre de recherche SCK-CEN double la capacité de test du combustible

Le SCK-CEN a annoncé avoir doublé sa capacité des tests transitoires pour les crayons combustibles. Les tests sont réalisés sur une installation possédant une capsule spéciale. Le centre de recherche vient de mettre en service une seconde installation de ce type, équipée d’une capsule. «Avec la seconde installation, le SCK-CEN non seulement double sa capacité de test, mais le centre de recherche pourra également planifier rapidement de nouveaux tests en cas d’échec avec un crayon», précise le SCK-CEN. Si un crayon combustible n’est pas étanche durant un test de résistance, l’ensemble de l’installation d’essai avec la capsule doit être nettoyé, ce qui prend beaucoup de temps.

Pourquoi des tests transitoires?

Aucun modèle de voiture ne peut être commercialisé sans passer un crash test. «Un crash test évalue l’impact d’un accident et donc, la sécurité. Le crash test pour les voitures peut être comparé au test transitoire pour les combustibles nucléaires», explique Marc Verwerft, expert en combustible chez SCK-CEN. Un test transitoire simule une augmentation soudaine de la puissance d’un réacteur. L’objectif est de mesurer l’augmentation de puissance provoquant la rupture de la gaine du combustible - la première barrière physique de l’uranium. Le SCK CEN est le seul institut en Europe à pouvoir exécuter ces tests.

De quelle manière se déroule un test transitoire?

Les crayons combustibles commerciaux sont des tuyaux de quatre mètres de long étanches au gaz et qui contiennent des pastilles de combustible à base d’oxyde d’uranium, empilées les unes sur les autres. Pour un test transitoire, on utilise un crayon test plus petit, d’un demi-mètre de long. Celui-ci est enfermé dans une capsule spéciale baptisée «Pressurized Water Capsule (PWC)» et placé dans le cœur du réacteur de recherche belge BR2. La capsule remplie d’eau reproduit les conditions présentes dans un réacteur à eau sous pression et isole le crayon test du circuit de refroidissement primaire du réacteur BR2. D’après le SCK-CEN, le réacteur fonctionne durant une journée à puissance réduite, puis l’opérateur double celle-ci en moins de deux minutes. Cette augmentation de puissance entraîne une augmentation de la température du crayon test. La température extérieure reste identique à la température normale d’exploitation, mais dans le cœur, la température atteint plus de 2000°C.

«Sous l’effet de l’augmentation de la température, le combustible se dilate et exerce une pression sur la gaine. Si nous constatons des activités dans l’eau du PWC, cela signifie que la paroi de la gaine est endommagée et le test est interrompu afin que les dommages puissent être examinés dans notre Laboratoire de haute et moyenne activité (LHMA)», explique Brian Boer, chef de projet de recherche sur le combustible au SCK-CEN. Si aucune activité issue du crayon test et prenant la forme de produits de fission n’est observée, la puissance est maintenue durant douze heures. L’endommagement du crayon est ensuite observé dans la cellule chaude. «Cela peut prendre la forme, par exemple, de petites fissures, invisibles à l’œil nu», explique Brian Boer.

«Les résultats de l’essai transitoire sont utilisés pour valider les codes informatiques. Ces codes peuvent ensuite être utilisés pour exécuter des dizaines ou des centaines de simulations», écrit le centre. Ces résultats permettant aux fabricants de combustibles de sonder les marges de sécurité pour l’exploitation de réacteurs commerciaux et de réaliser des innovations en toute sécurité.