Taux de combustion (burnup)
Énergie thermique tirée du combustible nucléaire par unité de masse de métal lourd initial, exprimée le plus souvent en gigawatts-jours par tonne (GWj/tML).
Le taux de combustion mesure jusqu’où le combustible a été utilisé. Il relie la consommation de combustible à l’énergie produite et détermine le coût du cycle du combustible et les volumes de combustible usé.
La fission complète d’une tonne de métal lourd libérerait environ 940 à 950 GWj ; un taux de combustion de 50 GWj/t correspond donc à la fission d’environ 5 % des atomes de métal lourd (FIMA).
Taux de combustion courants au déchargement :
- Réacteurs à eau légère du début des années 1970 : 20 à 30 GWj/t
- REP et REB modernes : 45 à 55 GWj/t, la limite américaine étant d’environ 62 GWj/t pour le crayon le plus irradié
- Réacteurs CANDU à uranium naturel : environ 7 à 8 GWj/t
- Réacteurs à haute température refroidis au gaz : 80 à plus de 100 GWj/t ; réacteurs à neutrons rapides : au-delà de 100 GWj/t
Un taux de combustion plus élevé exige un enrichissement plus élevé, en gros 1 % d’U-235 par tranche de 10 GWj/t, mais réduit le nombre d’assemblages déchargés par unité d’électricité. Un REP de 1 GWe à 33 % de rendement et 50 GWj/t consomme environ 22 t de combustible par an. Les limites tiennent à la corrosion des gaines, au relâchement des gaz de fission et au gonflement des pastilles ; l’industrie américaine cherche à faire autoriser 75 à 80 GWj/t avec des combustibles résistants aux accidents et un enrichissement supérieur à 5 %.
Termes associés
Tous les termes →- Combustible nucléaire usé
Assemblages de combustible retirés d’un réacteur après usage, très radioactifs et thermiquement chauds, qui contiennent de l’uranium, du plutonium, des produits de fission et des actinides mineurs.
- Enrichissement de l’uranium
Procédé qui augmente la part d’U-235 fissile dans l’uranium au-delà de sa teneur naturelle de 0,711 %, pour fabriquer du combustible de réacteur ou, à des niveaux très élevés, des matières de qualité militaire.
- Fission nucléaire
Division d’un noyau lourd, comme l’uranium 235 ou le plutonium 239, en noyaux plus légers après absorption d’un neutron, avec libération d’environ 200 MeV d’énergie et de nouveaux neutrons.
- Réacteur à eau pressurisée (REP, PWR)
Type de réacteur nucléaire le plus répandu, dans lequel de l’eau sous forte pression refroidit le cœur sans bouillir et transmet sa chaleur à un circuit vapeur séparé.
- Cycle du thorium
Cycle du combustible nucléaire fondé sur le thorium 232 fertile, qui absorbe un neutron et se transforme en uranium 233 fissile, en alternative au combustible uranium-plutonium.