Evaluation du risque de corrosion sous contrainte par l'iode des gaines de combustible en conditions d'entreposage à sec
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Abstract:
L'entreposage a sec de crayons combustibles uses des reacteurs a eau sous pression pour une duree comprise entre plusieurs decennies et un siecle est actuellement a l'etude. Un tel entreposage temporaire garantissant l'integrite du materiau de gainage permettra d'exploiter ulterieurement la mise en œuvre de solutions optimales pour la gestion des dechets radioactifs de haute activite et a vie longue que contiennent ces colis. Au cours de cet entreposage, la rupture du crayon par corrosion sous contrainte par l'iode ne peut etre exclue. Une analyse critique des donnees actuelles montre que l'etude des parametres chimiques a l'origine du phenomene est une approche pertinente. Sur cette base, on discute le risque de rupture du materiau dans les conditions d'entreposage. L'etude experimentale prealable etablit qu'un mecanisme chimique susceptible d'assister la fissuration du metal requiert la presence d'une quantite optimale d'iode mais aussi d'oxygene. La disponibilite de l'iode dans le crayon est ensuite evaluee. La methode repose sur un modele thermochimique permettant de modeliser le comportement de la pastille combustible. Les equilibres impliquant l'iode ont ete identifies et on montre que la pression d'iode est controlee par la formation soit d'uranate de cesium soit de molybdate de cesium. Les interactions chimiques entre l'iode et le zirconium sont ensuite estimees en modelisant l'etape de chimisorption de l'iode sur le metal. A partir des resultats obtenus, on montre que le risque de rupture par corrosion sous contrainte existe a condition que : (i) il y ait formation de molybdate de cesium pour que la pression d'iode soit suffisante et (ii) la temperature et les pressions d'iode et d'oxygene depassent certaines valeurs seuil. Sur la base de ces resultats, le risque de corrosion sous contrainte en conditions d'entreposage peut etre exclu dans un domaine de temperatures donne.Cite