1 1 2 Le cœur, le combustible et sa gestion Le cœur du réacteur est constitué de crayons contenant des pastilles d’oxyde d’uranium ou d’un mélange d’oxydes d’uranium et de plutonium (combustible dit «MOX») répartis en assemblages combustibles, contenus dans une cuve en acier. Lors de leur fission, les noyaux d’uranium émettent des neutrons qui provoquent, à leur tour, d’autres fissions: c’est la réaction en chaîne. Ces fissions nucléaires dégagent une grande quantité d’énergie, sous forme de chaleur. L’eau primaire pénètre dans le cœur par la partie inférieure, à une température d’environ 285 °C, remonte le long des crayons combustibles, et ressort par la partie supérieure à une température de l’ordre de 320 °C. Au début d’un cycle de fonctionnement, le cœur représente une réserve d’énergie très importante. Celle-ci diminue progressivement pendant le cycle au fur et à mesure que disparaissent les noyaux fissiles. La réaction en chaîne, et donc la puissance du réacteur, est maîtrisée par: –les grappes de commande qui pénètrent dans le cœur et contiennent des éléments absorbant les neutrons. Elles permettent de démarrer et d’arrêter le réacteur et d’ajuster sa puissance à la quantité d’énergie électrique que l’on veut produire. La chute des grappes par gravité permet l’arrêt automatique du réacteur; –la variation de la teneur en bore (également absorbeur de neutrons) de l’eau du circuit primaire. Le bore, présent dans l’eau du circuit primaire sous forme d’acide borique dissous, permet de compenser, par sa capacité à absorber les neutrons, la forte réactivité initiale. La concentration en bore est ajustée pendant le cycle en fonction de l’épuisement progressif du combustible en matériau fissile. Le cycle de fonctionnement s’achève lorsque la valeur de la concentration en bore devient proche de zéro. Une prolongation est toutefois possible, si l’on abaisse la température, et éventuellement la puissance, en dessous de leur valeur nominale. En fin de campagne, le cœur du réacteur est déchargé afin de renouveler une partie du combustible. EDF utilise deux types de combustible dans les réacteurs à eau sous pression: –des combustibles à base d’oxyde d’uranium (UO2) enrichi en uranium 235. Ces combustibles sont fabriqués en grande majorité par la société FBFC, filiale d’Areva. Toutefois, depuis 1980, dans un souci de diversification de ses approvisionnements, EDF se fournit auprès de plusieurs fabricants étrangers de combustible. Le taux d’enrichissement initial en uranium 235 du combustible UO2 est limité réglementairement à 4,2%; –des combustibles faits d’un mélange d’oxydes d’uranium appauvri et de plutonium (MOX). Le combustible MOX est produit par l’usine MELOX appartenant à Areva et située à Marcoule. La teneur initiale en plutonium est limitée réglementairement à 7,08% en moyenne par assemblage combustible et permet d’obtenir une équivalence énergétique avec du combustible UO2 initialement enrichi à 3,25% en uranium 235. Ce combustible peut être utilisé dans les réacteurs de 900MWe des paliers CP1 et CP2 dont les décrets d’autorisation de création prévoient l’utilisation de combustible MOX, soit 20 réacteurs sur 28. En 2006, EDF a sollicité l’autorisation d’introduire du combustible MOX dans 4 réacteurs supplémentaires, les réacteurs 3 et 4 du Blayais et les réacteurs 5 et 6 de Gravelines, ce qui nécessite de réviser les décrets d’autorisation de création de ces installations. La gestion du combustible est différente en fonction des différents paliers de réacteurs. Elle peut être caractérisée notamment par: –la nature du combustible utilisé et sa teneur initiale en matière fissile; –le taux d’épuisement maximal du combustible lors de son retrait du réacteur, caractérisant la quantité d’énergie extraite par tonne de matière (exprimé en GWj/t); –la longueur d’un cycle d’irradiation (exprimée généralement en mois); –le nombre d’assemblages combustibles neufs rechargés à l’issue de chaque arrêt du réacteur pour renouveler le combustible (généralement un tiers ou un quart du total des assemblages); –le mode de fonctionnement du réacteur avec ou sans variation importante de puissance permettant de caractériser les sollicitations subies par le combustible. 292
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