Les États-Unis achèvent les mesures des propriétés mécaniques des particules de combustible TRISO HALEU après irradiation

Les chercheurs du Laboratoire national d'Oak Ridge (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) du Département de l'énergie des États-Unis ont achevé les mesures des propriétés mécaniques de particules de combustible TRISO à uranium faiblement enrichi à haute teneur (HALEU) après irradiation, fournissant de nouvelles données expérimentales pour le développement et la qualification des combustibles nucléaires de nouvelle génération.

Il s'agit d'une image en coupe optique de particules de combustible TRISO AGR-2 irradiées dans le laboratoire d'examen du combustible irradié du Laboratoire national d'Oak Ridge. Source de l'image : Laboratoire national d'Oak Ridge, Département de l'énergie des États-Unis

Le combustible TRISO, ou combustible à structure tristructurale isotrope, est constitué de particules enveloppées de plusieurs couches de revêtement protecteur, comprenant généralement des couches de carbone pyrolytique et une couche de carbure de silicium. Cette structure lui confère une capacité de rétention élevée des produits de fission et est considérée comme l'une des options de combustible importantes pour les réacteurs avancés, en particulier les réacteurs à haute température refroidis au gaz. Comprendre l'évolution des propriétés de ces revêtements après irradiation est une étape clé pour prédire les performances du combustible dans les conditions de fonctionnement du réacteur.

Cette étude fait suite aux travaux de mesure par diffusion de neutrons menés plus tôt cette année par l'ORNL sur des particules TRISO contenant du HALEU. L'équipe de recherche a utilisé le système de test d'indentation spécialisé du laboratoire pour les matériaux irradiés et les combustibles nucléaires afin de mesurer les propriétés mécaniques des couches de carbone pyrolytique interne et externe ainsi que de la couche de carbure de silicium des particules TRISO issues du programme de développement et de qualification du combustible pour réacteurs avancés refroidis au gaz (AGRFP).

Les tests réalisés au laboratoire de nanomécanique de l'ORNL montrent des changements dans la dureté et la rigidité des particules TRISO après irradiation. La couche de carbure de silicium présente une diminution de son module et de sa dureté, et les couches de carbone pyrolytique montrent également des variations correspondantes.

Katherine Montoya, assistante de recherche associée au groupe de recherche sur la morphologie du combustible particulaire de l'ORNL, a indiqué que ces mesures permettent de comparer les performances des particules TRISO à l'état de fabrication initial et après irradiation dans différentes conditions de température et de taux de combustion. Les données associées seront utilisées pour améliorer les modèles de performance du combustible nucléaire et soutenir les applications futures de la technologie des réacteurs refroidis au gaz.