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Les risques de criticité dans les usines et laboratoires nucléaires

Cas de combustibles usés

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Au début des années 1980, une méthode de prise en compte du taux de combustion a été élaborée afin de considérer dans les études de criticité une partie de la baisse de réactivité due à l'usure des combustibles à base d'oxyde d'uranium irradiés dans les réacteurs à eau légère.

Cette méthode, dite des « 50 cm les moins irradiés », consiste à prendre en compte la disparition de l'uranium 235 et de l'uranium 238, et l'apparition des actinides suivants : l'uranium 236 et les plutonium 238, 239, 240, 241, 242. Le taux de combustion moyen mesuré sur les 50 cm de l'extrémité la moins irradiée d'un assemblage combustible doit alors être supérieur ou égal au taux de combustion considéré dans les études de criticité.

La méthode des 50 cm les moins irradiés a été acceptée par l'Autorité de sûreté nucléaire. Elle a été, dans un premier temps, mise en œuvre pour démontrer la sûreté des opérations de dissolution de combustibles irradiés d'enrichissement initial élevé dans l'usine UP2-400 de COGEMA La Hague et a été, dans un second temps, étendue au transport d'assemblages et à la conception des usines UP3 et UP2-800.

Par la suite, compte tenu, d'une part de l'augmentation de l'enrichissement initial des combustibles REP à base d'oxyde d'uranium, d'autre part des besoins importants d'entreposage d'assemblages de combustibles irradiés, il est apparu nécessaire de définir une méthode de prise en compte du taux de combustion moins conservative que la méthode des 50 cm les moins irradiés en considérant des hypothèses plus réalistes (modélisation d'un profil d'irradiation, prise en compte des produits de fission...) avec toutefois des marges garantissant le caractère enveloppe des résultats.

Afin d'étudier les différents paramètres d'une telle méthode, un groupe de travail sur le Crédit Burnup a été créé en 1997, regroupant des participants CEA, IPSN (IRSN), EDF, SGN (AREVA projets), TRANSNUCLEAIRE (AREVA TN), COGEMA (AREVA NC) et FRAMATOME (AREVA NP). Ce dernier s'est réuni une à deux fois par an entre 1998 et 2016.

Dans un premier temps, le groupe de travail s'est consacré à l'étude de la prise en compte du Crédit Burnup pour les combustibles REP UOX. Les résultats obtenus à ce sujet ont fait l'objet, d’une note de synthèse traduite en anglais (télécharger le rapport IRSN PSN-EXP/SNC/2017-00177 « Summary report on the French Burnup Credit Working Group knowledge regarding PWR UOX fuel ») et d’une publication dans la revue Nuclear and Science Engineering (Volume 181, 2015 - Pages 105–136). 

Par ailleurs, il est à noter que les résultats obtenus par le groupe de travail, concernant les combustibles REP UOX, ont servi de base à la définition par AREVA TN d'une méthode de prise en compte du Crédit Burnup dans l'analyse de sûreté-criticité de colis de transport de combustibles usés.​

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