Abstrait

Un nitrure d'uranium dopé au chrome, au nickel ou à l'aluminium comme combustible tolérant aux accidents

Aneta Herman et Christian Ekberg

Le nitrure d'uranium (UN) est un combustible potentiel tolérant aux accidents pour les réacteurs à eau légère. Outre ses avantages en termes de densité métallique élevée et de conductivité thermique élevée, il souffre d'une faible stabilité dans l'eau. Nous avons suggéré d'exploiter les inclusions métalliques pour améliorer sa stabilité dans l'eau en formant une couche protectrice. Un nitrure d'uranium dopé au chrome (Cr 2,7 % en poids), au nickel (Ni 2,8 % en poids) ou à l'aluminium (Al 1,5 % en poids) a été préparé par sol-gel interne et réduction carbothermique. Une spectroscopie dispersive électronique a révélé une distribution homogène des métaux dans tous les produits sol-gel. La réduction carbothermique a été réalisée dans le mélange N2+5 % H2 à 1500°C pendant 6 heures. La diffraction des rayons X a confirmé la formation de phase UN dans les échantillons. Les pastilles ont été fabriquées par frittage dans l'argon à 1800°C pendant 6 heures. Au cours du frittage, la majorité du chrome s'est évaporée de la surface, le nickel s'est déplacé vers les joints de grains et l'aluminium a formé un agglomérat sur le bord d'une pastille. Enfin, les pastilles ont été bouillies dans de l'eau à pression normale. Une pastille de référence d'UN pur s'est complètement effondrée après 2 heures d'ébullition. Les pastilles dopées au nickel et à l'aluminium se sont désintégrées en quelques minutes. La pastille dopée au chrome ne s'est pas effondrée pendant 5 heures d'ébullition. Cela indique une nette amélioration de la résistance à la corrosion du matériau à base de nitrure d'uranium.