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Les réacteurs nucléaires à caloporteur sodium

La technologie des RNR-Na


​Le sodium est un caloporteur peu utilisé et très particulier, qui pose des problèmes technologiques spécifiques. Parmi eux : l’échange de chaleur entre le sodium et le système de conversion d’énergie ; la détection d’impuretés ; sa réactivité avec l’air et l’eau ; son opacité…

Publié le 14 novembre 2014

Le système de conversion d’énergie des RNR-Na

  • Les circuits intermédiaires

  • Le générateur de vapeur
    • Classification par la conception des tubes d’échange
    • Classification selon la taille des appareils
    • Classification selon le choix du matériau des tubes
    • Classification des générateurs de vapeur à corps séparés ou non
    • Approches et stratégies vis à vis du risque de réaction sodium-eau dans un générateur de vapeur
    • Conséquences d’une réaction sodium-eau dans un générateur de vapeur
    • Objectifs de sûreté vis à vis de la réaction sodium-eau dans un générateur de vapeur
    • Prévention d’une réaction sodium-eau
    • Détection d’une réaction sodium-eau dans un générateur de vapeur
    • Mitigation d’une réaction sodium-eau dans un générateur de vapeur
    • Retour d’expérience d’incidents de réaction sodium-eau
    • Le générateur de vapeur : un composant de conception délicate

  • Le système de conversion d’énergie sodium-gaz : une alternative au système de conversion d’énergie eau-vapeur



Les composants principaux des réacteurs rapides sodium

  • Les pompes mécaniques primaires et secondaires

  • Les échangeurs intermédiaires

  • Le Bouchon Couvercle Coeur (BCC) du réacteur SUPERPHÉNIX
    Le Bouchon Couvercle Coeur (BCC) du réacteur SUPERPHÉNIX. © DR

    Une pompe primaire de SUPERPHÉNIX
    Une pompe primaire de SUPERPHÉNIX. © DR

    Un échangeur intermédiaire sur SUPERPHÉNIX
    Un échangeur intermédiaire sur SUPERPHÉNIX.
    © DR

    Les barres de commande du réacteur PHÉNIX
    Les barres de commande du réacteur PHÉNIX. © DR

    Hydrogène-mètre à diffusion (membrane de Nickel)
    Hydrogène-mètre à diffusion (membrane de Nickel). © DR

    Oxygène-mètre développé à Harwell (UKAEA)
    Oxygène-mètre développé à Harwell (UKAEA).
    © DR

    Prélèvement de sodium par le dispositif TASTENA sur le réacteur PHÉNIX
    Prélèvement de sodium par le dispositif TASTENA sur le réacteur PHÉNIX. © DR

    Cristal de Na2O
    Cristal de Na2O. © DR

    Cristaux de NaH déposés sur un garnissage en laine d’acier
    Cristaux de NaH déposés sur un garnissage en laine d’acier. © DR
  • Le bouchon couvercle cœur

  • Les barres de commande

  • Les autres composants

  • Des composants dont la conception peut encore évoluer…



La chimie du sodium

  • Les outils de mesure dédiés à la chimie
    • Les indicateurs de bouchage
    • Les dispositifs de mesure de la teneur en hydrogène dans le sodium secondaire
    • Oxygène-mètres, tritium-mètres
    • Les systèmes de prélèvement

  • La purification du sodium : les pièges froids

  • Phénomènes chimiques en jeu et retour d’expérience
    • L’activation du sodium primaire
    • Le piégeage du tritium
    • Corrosion et transferts de masse
    • La pollution du sodium primaire à la suite des ruptures de gaine

  • Vers une meilleure maîtrise de la chimie du sodium dans les réacteurs rapides



La technologie sodium

  • La détection de fuites sodium

  • Mesure des températures, débits et niveaux
    • Les mesures de température
    • Les mesures de débit
    • Les mesures de niveaux

  • L’instrumentation chimique et radiochimique
    • La détection hydrogène

  • La robinetterie sodium

  • Le lavage / décontamination
    • Lavage
    • Décontamination

  • Les problèmes causés par les transferts de sodium en phase gaz
    • La formation d’aérosols
    • Les problèmes créés par les dépôts d’aérosols
    • Les thermosiphons dans les traversées
    • Les systèmes de séparation du sodium

  • La purification du gaz par barboteur NaK

  • La tribologie sodium

  • Une technologie sodium à maintenir pour le futur


Les progrès de l’inspection en service

  • La spécificité des techniques et procédés utilisés pour inspecter les RNR-Na

  • Une comparaison avec les dispositifs utilisés sur les réacteurs à eau

  • Méthodologie et définition de l’inspection en service nécessaire

  • La surveillance continue
    • Les réseaux de Bragg pour l’instrumentation des réacteurs RNR-Na

  • Les contrôles périodiques



Les matériaux du réacteur rapide sodium

  • Composants, conditions de service et matériaux
    • Structures hors cœur
    • Structures de cœur

  • Comportement des matériaux de structures hors cœur
    • Propriétés de fluage, fatigue et fatigue-relaxation
    • Compatibilité physico-chimique avec le sodium

  • Comportement des matériaux de coeur
    • Historique de la R&D développée en France sur les matériaux de cœur rapide ayant abouti à l’actuel AIM1 et préparé l’émergence d’une nouvelle R&D
    • Matériaux avancés pour coeurs filière: les aciers ODS



Le combustible des RNR-Na

  • Le système combustible des RNR-Na
    • Les exigences de conception
    • L’assemblage
    • L’aiguille
    • Le combustible

  • Bilan des connaissances
    • Les conditions de fonctionnement d’une aiguille RNR-Na
    • L’oxyde
    • Les carbures et nitrures
    • Les alliages métalliques

  • Oxyde ? métal ? carbure ? nitrure ? Le choix est encore ouvert.