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*Ilément combustible pour réacteur nucléaire et prooddd pour le produire**
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La présent invention concerne un élément combustible en
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..\1'r. fissile céramique pour réacteur nucléaire, muni d'une Saine Métallique é tanche aux gaz. L'invention le rapports en outre, à un
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procédé pour la production d'un tel élément combustible et, en parti-
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oUl1er, de Il saine métallique étanche aux gaz.
On eaU qu'on peut fabriquer des éléments combustibles en matibres Mabuetiblet nucléaires céramiques, par exemple en dioxyde d'uraa1U1. Ilµ te d1.t1Asuent par une résistance élevée aux effets thermiques* ainsi que par une bonne stabilité chimique et stroetu-
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l'elle. toutefois ils n'ont qu'une conductibilité thermique très
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faible.
En outre, il est soutint nécessaire de muni? les éléments combustibles d'une Saine étanche aux Cas afin de confirmer les pro- duits gâteux développés pendant le processus de fission@ De prêté- rence,
les éléments combustibles sont muni. de Sainte métalliques par exemple en acier V2A ou en alliages spéciaux analogues* L'étan- chéité aux gaz et les pressions élevées engendrées surtout dans les interstices les plus volumineux* par les gaz de fission dégagés, nécessitent de prévoir des gaines, de qualité élevée @ubouties avec grande précision,
et la production de ces éléments combustibles est donc relativement onéreuse. Un bon contact de la gain* avec le com- bustible est également nécessaire paur une bonne évacuation de la chaleur* Les tolérances habituelle* sont de l'ordre de grandeur de 5 à 10 microns. On peut en déduire facilement l'importance des exigences de production.
L'invention a pour but de procurer un élément combus- tible et un procède pour sa production qui rende celle-ci nettement moins onéreuse et qui satisfasse au moins dans la même mesure que les procédés classiques aux exigences de qualité de l'élément combustible,
Les éléments combustibles en matière fissile cérami- que suivant l'invention pour réacteur. nucléaires sont également unis d'une gaine métallique étanche aux gaz. Suivant l'intention, la gaine est constituée par au moins deux couches métalliques super. posées.
Une telle subdivision permet d'appliquer la Saine par stades successifs sur le corps de combustible céramique de sorte que le choix de l'épaisseur de la couche et de la nature de la matière la constituant peut être fait suivant les nécessites auxquelles doivent satisfaire les diverses couches, de façon à conduire à la meilleure solution par combinaison des couches.
Le procédé de production d'éléments combustibles sui- vant l'invention offre des aspects très variés. Par exemple, il est avantageux d'appliquer la première couche métallique sur les mor- ceaux de matière fissile céramique lorsque le métal est encore au moins à l'état plastique. On assure ainsi un bon ancrage de la cou-
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eh< au la aitllrt fissile céramique, ta ou"" on dvite la forma- tion dt pores Importante due les région périphérique! et qui ivite 1'.ool1atlon de gram*$ quantltde de gaz de tiotion dau ett ï'<<!'Clona. suivant une forme de réalisation de loinventioup la oouohe
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métallique peut être appliquât par voie chimique sur la matière
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tl.111. ou sur la Couche .'t&111qu.
#ou$-jacente- Pour la prtm1r. couche# un proo4dl particulièrement approprié consiste à iocntrgw leu =rota= de matière fissile dans une solution du métal* Ce pro" 0'd4, ce=* de nombreex autres décrit$ ai-apr'., peut .1ide#ment être
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appliqué aloo sucobs bî lit :aine n'est constituée que par un* seule couchoo
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Une couche de molybdène convient en particulier comme première couche et pour la former on prépare d'abord une solution
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comprenant 1 15 ON3 1120 21,5 f (NB,4)2 Ko04 MOH 2' CM3 NH<OB Les aoretaux de comult1b1.
o'r&m1qut sont I=org4o à froid dans cette solution et tl peut être alors avantageux de soumettre 1- bain et/ou les morceaux à l'action des ultrasons* On riellot ainsi un meilleur ancrage sur la matière fissile du composé métallique qui se dépote* Lon corps lauaerjéa sont ensuite séché$# puis calcinés à des température! élevés$$ de l'ordre de 900foc, d'abord pendant 10 minutes puis, après élévation de la température à environ 110000# pendant encore 15 minutes clans l'hydrogène (ELg) humide.
Après qu'une oouohe métallique de fond ait été appui- quée sur l'élément fissile, il est possible d'appliquer par dépôt
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électrolytique d'autres couches métallique$ de densité plus élevée et d'épaisseur bien déterminées Souvent, il peut être avantageux d'appliquer les couche* successives par dopai du métal sans courant électrique. Dans co cas, on tire parti de façon connue des positions
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relatives des métaux utilisés dans la série des tensions dlectrochl
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niques* De# ttftta catalytiques éventuels peuvent alors encore fi .01'1.., le 44p&t.
Pour forai* une couche de 1 41,0'" sans courant, on peut L=erger les corps dans un bain e$Mpr<a<tat 160 constituants suivant # t J1Cla . b 30 1/1 (Chlorure 4e A1okel) la2B2P02 . la 10 cil (BnoPbo.pht t. 4. 1041..) (Xn4) P. "6"697 65 g/l (Citrate 4'AmIIOlÛua) lae 1 50 4/1 (Chlorure 4'AZIaOI11U) on ajuste à l'aide de 13403 le pB de eu b"n entre 9 et 10 (ennrcn au virage du vert au bleu) On choisit la nature de couche Métallique racarsr3rr de la saints
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en fonction des exigences Imposé** pour 10614mont oombastible dans le processus de fission envisagé.
Le molybdène, en raison de sa haute résistance aux ettets de la température, et le nickel,, en raison de ta bonne conductibilité thermique et de la facilité aito laquelle il et dépose, s 'avèrent le plus souvent favorables* Coame couche 1nte4d1a1r. ou comme couche inférieure, dans le cas ot Il noy, en a que deux, la nickel ont Particulièrement avantageux étant
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donné qu'il est relativement ductile et peut donc repartir les
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effoï-M mécaniques et parfois le# reprendre dans une certaine mesure, La couche extérieures o'..t--41r. la couche de protection, est
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avantageusement faite d'une matière particulièrement résistante à
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la corrosion, comme l'or, le platine ou d'autres atetaux noble*.
Il va de soi qu'on peut appliquer le procédé 01dessus de façon quelconque et dans un ordre différent do celui in*
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diqué pour une couche quelconque, mais en tenant compte du fait que
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la première couche ne peut év1dem#.nt pas être déposée par electro.
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lyse sur la matière fissile céramique.
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Les formes d' exécution possibles du procédé de loin. vention ne se limitent pas' celles Indiquées* On avantage parti- culier du procédé de l'invention est qu'11dtx1.. pas que les mor-
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ceaux de matière fissile aient une tome particulière. Ils peuvent
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même être tout' fait irréguliers. Par procède ohinique on entend
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toi également Io dépôt par vaporisation et d'autre. procédé* analo- guets Le combustible peut recevoir également de neuabreutea OOuOh*s minces de môme nature, par exemple de molybdène, qui lui confèrent des propriétés .'o'n1qu...endblfmtnt meilleure* que celles que donne une couche ayant la mime épaisseur que liensemble des couche# minoes.
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1.- Elément combustible en matlére tîssll* céramiqut pour réacteur nucléaire muni d'une tain* métallique étanche aux gaz, cao ractérisé en et que la gaine sot conittitme par au moins deux cou- ohug superpoode4o