Encadrement

• Directrice de thèse et encadrant : N. Favretto-Cristini (LMA) et Philippe SORNAY (CEA)
• Organisme rémunérant : Allocation CEA

Jury

• Fabrice ROSSIGNOL, Directeur de Recherche CNRS, Centre Européen de la Céramique, Rapporteur
• Vincent TOURNAT, Directeur de Recherche CNRS, LAUM, Rapporteur
• Maxime NICOLAS, Professeur des Universités AMU, Polytech Marseille, Examinateur
• Fahrang RADJAI, Directeur de Recherche CNRS, LMGC, Examinateur
• Pascal REYNAUD, Chargé de Recherche CNRS, INSA Lyon, MATEIS, Examinateur
• Nathalie FAVRETTO-CRISTINI, Chargée de Recherche CNRS, LMA, Directrice de thèse
• Philippe SORNAY, Docteur ingénieur CEA, Encadrant de Thèse, Examinateur

Résumé

Parmi les options à l’étude dans le cadre du recyclage des actinides mineurs (Neptunium, Américium, Curium), l’une d’elles consiste à en incorporer 10% par rapport à la quantité totale d’actinides et à obtenir un combustible nucléaire poreux. Les pores ouverts devraient permettre d’évacuer le plus rapidement possible l’hélium et les gaz de fission dans le but de prévenir le gonflement de la pastille de combustible et in fine son interaction avec la gaine qui l’entoure et qui constitue la première barrière de confinement des centrales nucléaires.

La mise en œuvre des actinides mineurs oblige à travailler en cellule blindée, à proscrire les ajouts de produits organiques et à diminuer au maximum leur rétention/séquestration. L’emploi de particules fragmentables de plusieurs centaines de micromètres paraît une solution intéressante pour la fabrication d’un combustible fritté à porosité ouverte contrôlée.

L’émission acoustique, technique acoustique passive facile à nucléariser, est mise en œuvre pour suivre la fragmentation de particules d’UO2 plus ou moins fragiles. Nous avons tout d’abord caractérisé le signal acquis lors de la fragmentation d’une seule particule, puis celui enregistré lors de la compaction d’un lit de particules. L’analyse du signal brut a permis de déterminer la contrainte à partir de laquelle les particules cessent de se fragmenter en grand nombre. La discrétisation du signal a conduit à l’identification des formes d’onde caractéristiques de la fragmentation.

Nous avons relié la cohésion et la taille des particules initiales à la porosité ouverte obtenue après frittage et corrélé l’émission acoustique acquise au cours de l’étape de compaction à la microstructure. Des pastilles poreuses à 10%, et dont les comprimés crus sont manipulables, ont finalement été fabriqués.