Etude de faisabilité et préconception d'une expérience de mesure de la puissance résiduelle d'un combustible nucléaire irradié aux temps très courts sur le réacteur RJH

Feasibility study and basic design of a measurement of the decay heat released by an irradiated nuclear fuel sample at the very short cooling time in the Jules Horowitz Reactor

• Auteur / Autrice : Francesco Muratori
• Direction : Christophe Le Niliot, Frédéric Nguyen, Romain Eschbach, Christian Gonnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Energétique
• Date : Soutenance le 26/10/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Études des Cœurs et du Cycle (CEA Cadarache)
• Jury : Président / Présidente : Pablo Rubiolo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marco Sumini, Frédéric Laugier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laetitia Perez, Philippe Le Masson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Combustibles nucléaires irradiés

Réacteurs nucléaires

Physique nucléaire

Mots clés libres

Énergie

Thermique

Méthodes inverses

Puissance résiduelle

Combustible nucléaire irradié

Energy

Thermal physics

Inverse Techniques

Irradiated Nuclear Fuel

Decay Heat

Résumé

La puissance résiduelle est la puissance thermique dégagée par un réacteur nucléaire après l’arrêt ; elle provient de la décroissance des isotopes instables ainsi que des fissions résiduelles. Elle doit être gérée lors du fonctionnement du réacteur (phases d’arrêt) et dans toutes les phases de l’aval du cycle du combustible. L’objectif est d’étudier la faisabilité et de réaliser une pré-conception d’une expérience de mesure de la puissance résiduelle d’un combustible nucléaire irradié aux temps très courts. Le travail réalisé a consisté dans la conception d’un dispositif de mesure qui peut être inséré dans un dispositif expérimental du Réacteur Jules Horowitz (RJH), la définition des différentes phases de l’expérience et l’utilisation d’une technique inverse pour l’estimation de la puissance résiduelle de l’échantillon de combustible à partir de mesures de température. La démonstration de la faisabilité de cette expérience de mesure de puissance résiduelle, dénommée PRESTO (PoweR Estimation for Short Time Optimization), ouvre donc la possibilité d’une mesure effective sur le réacteur RJH

Decay heat is the thermal power released by a nuclear reactor after shutdown; it is produced by radioactive decay of unstable isotopes composing the fuel and delayed fission reactions. The decay heat must be managed during reactor functioning (shutdown phase) and in all the phases composing the backend of the fuel cycle. The objective is to study the feasibility and the basic design of a measurement of the decay heat released by an irradiated nuclear fuel sample in the very short cooling times. The PhD work consisted in designing a calorimeter which could be inserted into an experimental device of the Jules Horowitz Reactor (JHR), defining the phases of the experiment and implementing an inverse technique for the estimation of the decay heat starting from temperature measurements. The demonstration of the feasibility of this decay heat measurement, called the PRESTO experiment (PoweR Estimation for Short Time Optimization), paves the way for an effective measurement in the JHR reactor