Publication de la version 22 de la base de données taf - ID, extension des données d'évaluation thermodynamique des combustibles nucléaires avancés

Le projet de base de données thermodynamiques internationales pour les combustibles avancés (TAF-ID) est en cours depuis plus d'une décennie. Ce projet utilise la méthode de calcul des diagrammes de phases (CALPHAD) pour développer une base de données thermodynamiques destinée à soutenir l'analyse computationnelle des matériaux de combustibles nucléaires avancés, permettant de prédire les diagrammes de phases des systèmes concernés ainsi que les propriétés thermodynamiques de chaque phase.

Selon les documents du projet, la 22e édition de la base de données TAF-ID a été publiée. Cette mise à jour ajoute et révise les données d'évaluation des systèmes de matériaux tels que Na-U, Na-O, Na-UO₂, U-Ru, U-Si, Al-Si-U, Fe-Pu-U et O-N-U, et met à jour les données en phase gazeuse conformément aux informations publiques les plus récentes. La portée d'évaluation de la base de données a été étendue à 44 éléments, 272 systèmes binaires, 151 systèmes ternaires et 3 systèmes quaternaires. Parmi ceux-ci, les systèmes liés à Eu, Re et Na sont répertoriés séparément.

Le projet TAF-ID ne se limite pas à la construction de la base de données ; il fournit également une plateforme d'échange pour les modèles thermodynamiques, l'examen des données expérimentales, l'évaluation des logiciels et les évaluations thermodynamiques. Actuellement, le projet rassemble 12 institutions provenant du Canada, de la France, du Japon, des Pays-Bas, de la Suède, du Royaume-Uni, des États-Unis ainsi que de la Commission européenne.

Cette base de données est principalement destinée à la recherche sur les combustibles des réacteurs nucléaires de deuxième, troisième et quatrième générations ainsi que sur les matériaux associés. Elle couvre les systèmes de combustibles tels que UO₂, (U,Pu,Am,Np)O₂, (U,Th)O₂, (U,Pu,Zr,Am,Np), UN, (U,Pu)C, ainsi que les produits de fission tels que le baryum, le strontium, le molybdène, le zirconium, les lanthanides et le palladium, le ruthénium, le rhodium, le tellure et le technétium. En outre, la base de données couvre également les alliages Fe-Cr-Ni, les alliages de zirconium, les alliages Fe-Cr-Al-Y, le béton, le carbure de silicium et le carbure de bore, ainsi que d'autres matériaux structurels et matériaux connexes.

En termes d'applications, TAF-ID peut être utilisé pour analyser le comportement à haute température des combustibles dans des conditions normales et anormales, évaluer l'influence des actinides mineurs sur les propriétés thermodynamiques des combustibles, et étudier le comportement chimique des produits de fission et leur rôle sur les performances des combustibles irradiés. Cette base de données peut également soutenir les recherches computationnelles sur les transitions de phase solide-liquide, les comportements de vaporisation, les interactions chimiques combustible-gaine à haute température ainsi que la fabrication des combustibles.

La base de données TAF-ID est développée au format Thermo-Calc. Aux débuts du projet, elle s'appuyait sur la base de données FUELBASE du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) en France, et a intégré les données des systèmes de combustibles oxydes et métalliques déjà détenues par les institutions membres. La première phase s'est déroulée de 2013 à 2017 ; la première version de la base de données contenait 39 éléments, 170 systèmes binaires et 34 systèmes ternaires. À la fin de la première phase, la base de données avait été étendue à 41 éléments, 206 systèmes binaires et 72 systèmes ternaires.

La deuxième phase, menée de 2018 à 2022, a poursuivi l'extension de la base de données et a lancé des travaux de validation, notamment en finançant des recherches expérimentales postdoctorales et en organisant des exercices de benchmarking. En février 2021, le projet a organisé un cours de formation en ligne auquel ont participé 70 stagiaires. La troisième phase est prévue pour couvrir la période 2023 à 2026, avec un accent particulier sur les systèmes de combustibles technologiques avancés (ATF), les systèmes de gainage avancés ainsi que les interactions combustible-réfrigérant.

La troisième phase du projet prévoit également de poursuivre la validation de la base de données, en comparant les données expérimentales des systèmes d'ordre supérieur avec les résultats de calcul, et de mener des calculs de référence basés sur des outils tels que Thermo-Calc, le logiciel ouvert de calcul de diagrammes de phases (Open Calphad), FactSage et Thermochimica, afin de tester l'applicabilité des différents logiciels et versions de TAF-ID. Parallèlement, le projet organisera des cours de formation, mettra à jour la version publique et explorera des mécanismes d'accès de tiers à la version protégée et aux documents associés.