États-Unis: l’autorité de sûreté nucléaire autorise le combustible résistant aux accidents de Westinghouse

Le 14 mars 2023, Westinghouse a informé avoir obtenu l’autorisation de la NRC relative à l’utilisation de pastilles basées sur l’Advanced Doped Pellet Technology (Adopt) dans les réacteurs à eau sous pression américains. Ces assemblages combustibles sont constitués de combustible dit «résistant aux accidents» (Accident Tolerant Fuel, ATF) revêtant la forme de pastilles de dioxyde d’uranium dopées. Le composé de base, le dioxyde d’uranium (UO₂), a été utilisé pour la fabrication de pastilles contenant de faibles quantités d’oxyde de chrome (Cr₂O₃) et d’oxyde d'aluminium (Al₂O₃). Les gaines en alliage de zirconium chromées et équipées de pastilles Adopt s’inscrivent dans le cadre du programme EnCore-ATF de Westinghouse.

Avec le soutien du Département américain de l’énergie (DOE), Westinghouse a développé la résistance aux accidents des pastilles de dioxyde d’uranium, qualifiées alors de pastilles avancées. Leur développement et les tests associés ont duré vingt ans. «Cette homologation fait suite à la démonstration réussie auprès de la NRC et de l’Advisory Committee on Reactor Safeguards (ACRS) du fait que le combustible Adopt améliore sensiblement la sécurité et la fiabilité des réacteurs à eau sous pression», a déclaré Westinghouse. L’entreprise s’est engagée contractuellement à fournir du combustible Adopt à partir de 2025, dans le cadre du rechargement de trois réacteurs.

Les pastilles de combustible hautement enrichies améliorent la rentabilité
D'après Westinghouse, le combustible Adopt permet également d’«améliorer la rentabilité du cycle du combustible et de prolonger les cycles d’exploitation». Concernant les combustibles résistant aux accidents, cela est le cas lorsque la teneur en uranium 235 est supérieure aux 5% autorisés actuellement pour les réacteurs de puissance commerciaux, et qui autorisent ainsi un taux de combustion plus élevé. Les crayons combustibles EnCore qui seront utilisés en 2023 dans la tranche nucléaire Vogtle 2, en Géorgie, à des fins de test, contiennent du combustible enrichi à 6% sous la forme de pastilles Adopt Haleu. D'après Westinghouse, le High-Assay Low-Enriched Uranium (Haleu), possède une teneur en uranium 235 comprise entre 5 et 19,75%. La NRC a précisé que les fabricants de combustible étudiaient actuellement des niveaux d’enrichissement pouvant atteindre 10%.

Les avantages des pastilles de combustible dopées
«Actuellement, les fournisseurs de combustible étudient et testent les pastilles de combustible qui sont mélangées avec d'autres matériaux, par exemple des substances dopantes, au cours du processus de fabrication. Ces substances modifient les propriétés physiques de la pastille obtenue.», a informé la NRC sur son site Internet. D'après la NRC, les pastilles dopées possèdent une rigidité moins importante, ce qui permet de réduire le risque de dommage sur la gaine alentour. Par ailleurs, elles peuvent mieux enfermer directement dans le matériau de la pastille les gaz produits lors de la fission nucléaire.

«Les pastilles dopées ont déjà été autorisées par la NRC pour les combustibles produits par Global Nuclear Fuels – Americas et Framatome en vue d’une utilisation dans les réacteurs à eau bouillante», a précisé la NRC, qui a aussi indiqué que ce type de combustible était déjà utilisé dans le cadre de charges discontinues. De même, des assemblages combustibles tests (Lead Test Assemblies, LTA) composés de pastilles dopées sont déjà utilisés par Westinghouse et Framatome dans les réacteurs à eau sous pression américains.