À l'aventure, compagnons, nous continuons notre tour du cycle du combustible #nucléaire, thread après #thread. Mais juste avant, permettez moi un cri de guerre :
VACAAAANCES !
VACAAAANCES !
Le dernier épisode était là :
On venait d'enrichir 7000 tML d'uranium pour en tirer 1075 tML d'uranium enrichi entre 3 et 5%, et un gros tas d'uranium appauvri.
On venait d'enrichir 7000 tML d'uranium pour en tirer 1075 tML d'uranium enrichi entre 3 et 5%, et un gros tas d'uranium appauvri.
On va continuer à malmener cet uranium enrichi. De la forme UF6 chaud, donc gazeux, pour l'enrichissement, on va le laisser refroidir pour qu'il reprenne une forme de poudre cristalline.
Puis on va lui faire remonter le Rhône, du Tricastin à Romans sur Isère (en gros, de Orange à Valence). Là, on va quitter @Oranogroup pour confier not' poudre à @Framatome_, à l'usine FBFC (Franco-belge de fabrication du combustible, historiquement).
Là, il va falloir défluorer l'UF6, l'oxyder pour en faire du dioxyde d'uranium, UO2. C'est sous cette forme chimique qu'il sera exploité en réacteur, sous la forme d'une... Céramique.
Fragile, mais...
Fragile, mais...
...mais déjà, super stable chimiquement. Ce qui évite de gérer des risques chimiques d'oxydation au contact de l'eau ou des produits de fission, par exemple, et c'est plutôt sympa.
En plus, c'est très stable aussi thermiquement : faut chauffer comme un malade, plus de 2800°C, pour le fondre, ce que les chieurs de la sûreté (à vot' service 😁) aiment bien, dans les études d'accidents graves.
Bon, par contre ça conduit mal la chaleur, donc ça chauffe assez facilement aussi. On ne peut pas tout avoir.
Et cet UO2, initialement, on va le récupérer en poudre, lui aussi.
Et cet UO2, initialement, on va le récupérer en poudre, lui aussi.
Là, il va se faire torturer : ajustement de la porosité, compactage, concassage, granulation.
Puis pressage à haute pression dans des moules pour lui donner une forme de pastille.
Frittage (cuisson à haute température).
Puis, rectification des dimensions et contrôles.
Puis pressage à haute pression dans des moules pour lui donner une forme de pastille.
Frittage (cuisson à haute température).
Puis, rectification des dimensions et contrôles.
Le résultat, ce sont ces petites pastilles toutes croquignolles, de 13,5 mm de long par 8,19 de diamètre. 
Je rappelle que je me place dans un cadre très chauvin, et je vous parle donc de combustible REP pour les réacteurs EDF français. Le combustible que je vais vous raconter est un peu différent dans les REB, et n'a rien à voir dans les autres types de réacteurs.
Ces pastilles, on va les empiler dans des tubes, qu'on appelle crayons, en alliage de zirconium.
Le zirco, c'est un choix lié aux contraintes mécaniques, chimiques, et à l'absorption des neutrons.
Le zirco, c'est un choix lié aux contraintes mécaniques, chimiques, et à l'absorption des neutrons.
Donc les empiler dans des tubes qui font du coup environ 1 cm de diamètre.
Et quatre à cinq mètres de long, fermés à leur extrémité par un bouchon soudé.
Et quatre à cinq mètres de long, fermés à leur extrémité par un bouchon soudé.
Ces crayons, on va les regrouper dans ce qu'on appelle des "assemblages combustible". Des packs de 17x17 crayons (dans nos REP) rigidifiés par plusieurs grilles tout du long.
Ce qui nous fait, pour chaque assemblage, 264 crayons de 250-300 pastilles.
Et 264, ça ne fait pas 17x17 : il y a 25 crayons qui sont remplacés par des "tubes guides" en acier inox.
On peut voir sur cette image un assemblage avec tubes guides, grilles, et pas de crayon.
Et 264, ça ne fait pas 17x17 : il y a 25 crayons qui sont remplacés par des "tubes guides" en acier inox.
On peut voir sur cette image un assemblage avec tubes guides, grilles, et pas de crayon.
Un tube guide par assemblage est dédié à l'instrumentation (sauf sur les EPR je crois, où le tube d'instrumentation a été remplacé par un crayon supplémentaire).
Et dans environ un tiers des assemblages, les tubes serviront à guider (d'où leur nom) les grappes de contrôle.
Et dans environ un tiers des assemblages, les tubes serviront à guider (d'où leur nom) les grappes de contrôle.
Cette grappe est un faisceau de crayons fait d'un matériau qui absorbe très bien les neutrons. Elle sert soit à réguler la puissance du cœur, soit à déclencher l'arrêt de la réaction en chaîne en s'enfonçant brutalement dans le cœur.
Et on appelle "l'araignée" la grappe qui retient les crayons absorbants d'un même assemblage.
Je crois que je n'ai pas besoin de vous expliquer pourquoi ? 😁
Je crois que je n'ai pas besoin de vous expliquer pourquoi ? 😁
Pour vous donner une idée des dimensions d'un assemblage combustible :
Vous me mettez comme ça, côte à côte, en essayant de faire un truc vaguement circulaire, 157 assemblages de 4m de long, et vous avez un cœur de réacteur de 900 MW.
Si vous m'en calez 193 de 4,8 m de long, on est sur un cœur de réacteur de 1300 MW.
On est respectivement sur des assemblages de 700 et 800 kg, dont 460 et 540 kg d'uranium (toujours compté en "métal lourd").
On est respectivement sur des assemblages de 700 et 800 kg, dont 460 et 540 kg d'uranium (toujours compté en "métal lourd").
J'ai oublié de préciser que les espaces libres entre les pastilles et la gaine, dans les crayons, ce n'était pas de l'air ni du vide, mais de l'hélium sous pression (20-30 bar).
Et chaque année, sous cette forme d'assemblage, c'est 1200 tML de combustible qu'EDF enfourne dans les cuves du parc français.
Mais ce qui arrive au combustible dans le réacteur, on en parlera une autre fois.
Mais ce qui arrive au combustible dans le réacteur, on en parlera une autre fois.
En attendant, on va juste s'amuser avec quelques chiffres qui peuvent surprendre.
Par exemple : dans un cœur de réacteurs de 1300 MW, on a plus de 240 km de crayons.
Par exemple : dans un cœur de réacteurs de 1300 MW, on a plus de 240 km de crayons.
Dans ces réacteurs, on a 16 millions de pastille par cœur, qui, en fonctionnement, produisent 3900 millions de watt de chaleur.
Donc chaque pastille crache 250 W de chaleur, en moyenne.
Donc chaque pastille crache 250 W de chaleur, en moyenne.
Perso, avec dix pastilles, je me chauffe laaaargement mon appartement 😍
Le cœur, dans sa vie, va permettre de produire environ 25 milliards de kilowattheure d'électricité.
Donc 1600 kWh d'électricité.
Le cœur, dans sa vie, va permettre de produire environ 25 milliards de kilowattheure d'électricité.
Donc 1600 kWh d'électricité.
Perso, depuis le début du mois, je consomme en moyenne une vingtaine de kWh par jour pour mon appartement, sachant que je chauffe à l'éléctricité.
Donc une pastille me fournit l'éléctricité pour 80 jours.
Donc une pastille me fournit l'éléctricité pour 80 jours.
Je consomme, là, chauffage inclus, une seule de ces petitespastilles de la taille d'une phalange d'auriculaire tous les 80 jours.
Et c'est là que je trouve le nucléaire merveilleux. Quand on réalise l'incroyable quantité d'énergie concentrée dans la matière qu'on utilise 😍
Et c'est là que je trouve le nucléaire merveilleux. Quand on réalise l'incroyable quantité d'énergie concentrée dans la matière qu'on utilise 😍
1600 kWh d'électricité dans chaque pastille, ou 4800 kWh de chaleur.
4800 kWh de chaleur, c'est l'énergie libérée par la combustion de 10 gros pleins d'essence : 450 L environ.
Une pastille.
4800 kWh de chaleur, c'est l'énergie libérée par la combustion de 10 gros pleins d'essence : 450 L environ.
Une pastille.
J'en reste là-dessus, moi :3
Bonne soirée, et bon week-end 😉
Bonne soirée, et bon week-end 😉
Il manque des mots à la fin de ce tweet :
25 milliards de kWh avec 16 millions de pastilles, donc 1600 kWh PAR PASTILLE.
25 milliards de kWh avec 16 millions de pastilles, donc 1600 kWh PAR PASTILLE.
