Etude thermodynamique et cinétique de la pyrophoricité du carbure d'uranium - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Thermodynamic and kinetic study of pyrophoricity of uranium monocarbide

Etude thermodynamique et cinétique de la pyrophoricité du carbure d'uranium

Résumé

Uranium resources are not inexhaustible. If the chain reactor 3rd generation continues to develop at its current pace, relying on data identified uranium resources in the world, it would be from the years 2030-2040 that resources begin to fail. The discovery of new exploitable uranium become a priority. To meet the need for sustainable development, CEA contributes to the development of the 4th generation reactors, which will be deployed by 2050. These include increasing the overall performance of reactors, nuclear fuel recycling including minor actinides and better manage global resources fissile material. Future nuclear reactors "fast neutrons" will make better use of resources, particularly uranium isotope 238, consume the plutonium recycling but also to transmute minor actinides fission products much less radiotoxic. Among the possible ways, one of them is to replace existing fuels (oxides) by fuel hydrocarbons, denser and has a higher thermal conductivity than oxide fuels. However, unlike fuel type oxides, carbides type fuels can react with oxygen and the state of finely divided powder can be pyrophoric. The pyrophoric nature of a compound is due to a highly exothermic reaction that self-amplifies and leads to spontaneous ignition in an oxidizing atmosphere such as air. This behavior pyrophoric fuel hydrocarbons can cause problems of safety and security during the phases of production, reprocessing, transport and storage. It must be understood and mastered essential to define safe conditions for handling. It is the subject of a program of study in order to identify areas of inflammation and inflammation not based powders of uranium carbide.
Les ressources en uranium ne sont pas inépuisables. Si la filière des réacteurs de 3ème génération continue son développement au rythme actuel, en se fiant aux données sur les ressources en uranium identifiées dans monde, ce serait à partir des années 2030-2040 que les ressources commenceraient à manquer. La découverte de nouveaux gisements exploitables d'uranium deviendrait une priorité. Pour répondre au besoin de développement durable, le CEA contribue à la mise au point des réacteurs de 4ème génération, qui seront déployés vers 2050. Il s'agit notamment d'augmenter le rendement global des réacteurs, de recycler le combustible nucléaire en incluant les actinides mineurs et de mieux gérer les ressources mondiales en matières fissiles. Les futurs réacteurs nucléaires à " neutrons rapides " permettront de mieux exploiter les ressources en uranium et particulièrement en isotope 238, de consommer le plutonium issu du recyclage mais également de transmuter les actinides mineurs en produits de fission beaucoup moins radiotoxiques. Parmi les voies possibles, l'une d'entre elles consiste à remplacer les combustibles actuels (oxydes) par des combustibles carbures, plus denses et possédant une meilleure conductivité thermique que les combustibles oxydes. Cependant, contrairement aux combustibles de type oxydes, les combustibles de type carbures peuvent réagir avec l'oxygène et, à l'état de poudre finement divisée, peuvent devenir pyrophoriques. Le caractère pyrophorique d'un composé est dû à une réaction fortement exothermique qui s'auto-amplifie et conduit à une ignition spontanée dans une atmosphère oxydante comme l'air. Ce comportement pyrophorique des combustibles carbures peut poser des problèmes de sécurité et de sûreté lors des phases de fabrication, de retraitement, de transport et de stockage. Il doit être impérativement compris et maîtrisé afin de définir des conditions sûres de manipulations. Il fait l'objet d'un programme d'étude dans le but de déterminer les domaines d'inflammation et de non inflammation des poudres à base de carbure d'uranium.
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Dates et versions

tel-00753932 , version 1 (19-11-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00753932 , version 1

Citer

Clément Berthinier. Etude thermodynamique et cinétique de la pyrophoricité du carbure d'uranium. Matériaux. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00753932⟩
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