FR2954850A1

FR2954850A1 - Cermet a conductivite thermique amelioree et combustible nucleaire comprenant le cermet

Info

Publication number: FR2954850A1
Application number: FR0906423A
Authority: FR
Inventors: Pierre Matheron; Meryl Brothier; Jacques Lechelle; Tanguy Deriennic
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-01
Anticipated expiration: 2029-12-31
Also published as: FR2954850B1; WO2011080475A1

Abstract

L'invention concerne un cermet de microstructure spécifique comprenant une matrice en acier dans laquelle sont dispersées des particules de dioxyde d'uranium (UO2). Ce cermet présente une tenue mécanique sous irradiation et/ou une conductivité thermique améliorée. L'invention concerne également le combustible nucléaire comprenant ce cermet.

Description

-1- CERMET A CONDUCTIVITETHERMIQUE AMELIOREE ET COMBUSTIBLE NUCLEAIRE COMPRENANT LE CERMET. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE Le domaine technique de la présente invention est celui des combustibles nucléaires. La présente invention concerne plus particulièrement 10 un cermet comprenant une matrice en acier dans laquelle sont dispersées des particules de dioxyde d'uranium (UO2) Au sens de l'invention, un « cermet » désigne un matériau composite comprenant une phase métallique et une phase céramique. 15 L'invention concerne également le combustible nucléaire comprenant ce cermet, destiné en particulier à alimenter un réacteur nucléaire de type Réacteur à Eau Pressurisée (REP). 20 ETAT DE LA TECHNIQUE Une des voies d'amélioration de la sûreté de fonctionnement d'un Réacteur à Eau Pressurisée (REP) est l'emploi d'un combustible nucléaire évacuant au mieux l'énergie thermique produite dans le coeur du réacteur. 25 Dans ce but, il a été proposé d'utiliser un matériau composite de type cermet dans lequel des particules d'UO2 (phase céramique) sont séparées les unes des autres par une phase métallique dont la bonne propriété de conductivité thermique, inhérente aux métaux, est mise à profit. 30 Il convient toutefois de ne pas trop augmenter la teneur du métal dans le cermet car le métal est un matériau5 -2-

neutrophage. Afin de garder un taux suffisant de matière fissile (UO2) au sein du combustible nucléaire, il deviendrait alors nécessaire d'augmenter le taux d'enrichissement en 235U de la matière fissile au-delà des limites imposées par le Traité de Non Prolifération (TNP). Le TNP fixe généralement une teneur limite en 235U à 20% en poids de l'uranium composant l'UO2, teneur descendue par l'exploitant énergétique à 5%. Cette teneur est respectée pour un cermet qui présente une teneur en métal comprise entre 10% et 30% de son volume. Il reste qu'il existe un besoin pour un cermet à faible teneur en métal dont on a amélioré la tenue mécanique sous irradiation et/ou la conductivité thermique, en particulier la conductivité selon une direction radiale d'une pastille de combustible nucléaire composée en tout ou partie de ce cermet. EXPOSE DE L'INVENTION Un des buts de l'invention est précisément de répondre à ce besoin en fournissant un cermet présentant notamment une microstructure spécifique. Le cermet de l'invention comprend une matrice en acier dans laquelle sont dispersées des particules d'UO2 qui occupent 70% à 90% du volume du cermet et qui présentent une taille moyenne comprise entre 50pm et 400pm et un coefficient de sphéricité moyen, mesuré par la moyenne du rapport entre la dimension maximale et la dimension minimale de chacune desdites particules (Dmax/Dmin), compris entre 1,1 et 4.

Le coefficient de sphéricité moyen des particules d'UO2 compris entre 1,1 et 4 (de préférence entre 1,1 et 2,5) permet d'améliorer la conductivité thermique du cermet de l'invention, en particulier la conductivité thermique -3-

radiale. Dans la présente description, les termes « axial » et « radial » se réfèrent à la direction axiale ou radiale d'une pastille de combustible nucléaire composée en tout ou partie du cermet de l'invention. Une telle pastille a généralement pour dimensions 8,2mm de diamètre et 12mm à 13mm de hauteur (pastille REP), voire 15mm de hauteur (pastille M0x). Le coefficient de sphéricité permet d'évaluer le taux d'aplatissement d'un objet tel que par exemple un granulé d'UO2 ou une particule d'UO2. Il est mesuré par le rapport entre sa dimension maximale et sa dimension minimale (Dmax/Dmin), chaque objet étant considéré en première approximation comme un ellipsoïde de forme oblate (sphère aplatie).

En pratique, le rapport Dmax/Dmin peut être calculé à partir de la coupe axiale d'une pastille de cermet pour laquelle on mesure la dimension Dmax et Dmin pour chaque particule d'UO2 selon au moins 6 champs d'observation. La mesure est généralement réalisée à l'aide d'un logiciel d'analyse d'images, chaque image représentant une cinquantaine de particules. Le coefficient de sphéricité moyen est alors la moyenne des rapports Dmax/Dmin mesurés pour chaque particule d'UO2. La tenue mécanique sous irradiation du cermet de l'invention est quant à elle améliorée par le fait que la phase métallique constituant sa matrice comprend un acier. Un tel alliage a pour avantage d'avoir une meilleure compatibilité mécanique avec le matériau constitutif d'une gaine de combustible nucléaire généralement composée d'acier. Ainsi, de préférence, l'acier du cermet de l'invention est identique ou similaire à l'acier constituant la gaine de combustible nucléaire. Il s'agit par exemple d'un acier inoxydable, choisi de préférence parmi l'acier 316L, AIM, F17 ou EM10. -4-

Cette tenue mécanique est encore optimisée par le fait que les particules d'UO2 du cermet présentent une taille moyenne comprise entre 50pm et 400pm. La taille moyenne minimale correspond à une valeur acceptable vis-à-vis du taux volumique dégradé de la matrice sous l'action de l'irradiation, en permettant d'augmenter le rapport surface développée par les particules d'UO2/volume total qu'elles occupent. La taille moyenne maximale est quant à elle liée à la géométrie des crayons renfermant les pastilles de combustible nucléaire d'un réacteur REP : afin de pouvoir réaliser un empilement suffisamment compact des pastilles, il faut limiter les effets de bord de chaque pastille en conservant un rapport (diamètre de la gaine du crayon)/(diamètre des particules d'UO2) qui est supérieur à 20. Préférentiellement, la taille moyenne des particules d'UO2 est comprise entre 200pm et 250pm. La distribution de la taille moyenne des particules d'UO2 peut être monomodale ou multimodale, à savoir que cette distribution est centrée sur une ou sur plusieurs valeurs, avec une dispersion de la taille moyenne de l'ordre de 10% autour de chaque valeur. Une distribution multimodale permet en particulier d'augmenter la teneur en combustible UO2 au sein du cermet, ainsi que sa conductivité thermique radiale, en particulier celle de sa matrice en acier. Selon un mode de réalisation avantageux du cermet de l'invention, la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2 est bimodale. Comme illustré ci-après, ceci permet de façon inattendue d'augmenter à la fois la conductivité thermique radiale et axiale. Préférentiellement, la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2 est d'une étendue de 50pm à -5-

65pm (soit par exemple une taille moyenne comprise entre 100pm et 150pm, 140pm et 190pm, ou 250pm et 315pm). Selon un autre mode de réalisation avantageux, la distance minimale entre les particules d'UO2 (en particulier selon leur direction radiale), est comprise entre 0,27pm et 0, 49pm. L'invention concerne également le combustible nucléaire comprenant le cermet. De préférence, ce combustible se présente sous forme de pastille. Le cermet compose alors la pastille de telle sorte que, préférentiellement, la dimension principale (Dmax) des particules d'UO2 entrant dans la composition du cermet est orientée selon la direction radiale de la pastille. La chaleur est ainsi évacuée plus facilement de la pastille. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention vont maintenant être précisées dans la description qui suit donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux Figures 1 à 7 annexées.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La Figure 1 est un cliché de Microscopie Electronique à Balayage (MEB) de granulés d'UO2. Les Figures 2 à 4 sont des clichés d'une coupe d'un cermet selon l'invention. La Figure 5 est un graphique représentant l'évolution de la conductivité thermique d'un cermet en fonction du coefficient de sphéricité moyen et de la distribution de la taille moyenne de ses particules d'UO2.

La Figure 6 est un graphique représentant l'évolution de la distance moyenne entre particules d'UO2 en fonction de leur coefficient de sphéricité moyen. -6-

La Figure 7 est un graphique représentant l'évolution de la conductivité thermique radiale d'un cermet en fonction de la distance interparticulaire entre ses particules d'UO2.

EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION 1. Fabrication d'un cermet. L'exemple qui suit décrit un procédé de fabrication d'un cermet conforme à l'invention. Ce procédé comprend essentiellement deux séries d'étapes : une première au cours de laquelle on forme des granulés d'UO2, suivie par une seconde au cours de laquelle on obtient le cermet en frittant ces granulés avec une poudre d'acier.

1.1. Compaction.

Une quantité de 200g d'une poudre de dioxyde d'uranium (UO2) de surface spécifique BET égale à 3,3m2/g est placée dans un étui borgne en latex de forme cylindrique. Elle est tassée par vibrations, puis l'étui est refermé par un bouchon de diamètre ajusté et maintenu par des élastiques en latex. L'ensemble est plongé dans un bain d'huile soluble contenu dans le cylindre d'une presse isostatique qui est ensuite refermé hermétiquement. Afin de lui conférer une tenue mécanique suffisante, la poudre d'UO2 est ensuite agglomérée par compaction isostatique à l'aide d'une pression de granulation de 150MPa appliquée pendant 3 minutes. La vitesse de montée et de descente en pression de granulation est de 100MPa/min. Elle peut-être comprise entre 5OMPa/min et 500MPa/min.

Après retour à la pression atmosphérique, l'étui est sorti de la presse et un rondin d'UO2 compacté est extrait. Le pressage isostatique permet de compacter de grandes quantités de matière en une seule fois avec une bonne homogénéité de densité dans le compact, ce qui garantit -7-

l'obtention d'une masse volumique homogène et donc un comportement (en particulier un coefficient de sphéricité moyen) homogène lors de la mise en forme ultérieure. A titre alternatif, d'autres types de compaction peuvent néanmoins être utilisés, telle qu'une compaction uniaxiale permettant de réaliser des disques compacts d'UO2 de grand diamètre (20mm à 30mm) mais de faible épaisseur (3mm à 4mm) afin de conserver une homogénéité de densité dans le compact. 1.2. Concassage. A l'aide d'un récipient et d'un pilon en agate, le rondin d'UO2 (ou bien les disques) sont concassés au moyen d'un pilon de manière à obtenir des fragments d'une taille moyenne de l'ordre de 3mm à 5mm.

1.3. Premier tamisage. Un tamis d'ouverture de maille de 400pm est placé au dessus d'un second tamis d'ouverture de maille de 315pm, lui-même posé sur un récipient de récupération. De petites quantités (20g à 50g) des fragments d'UO2 issus du concassage sont placées sur le tamis et forcées au travers au moyen d'une spatule en inox. Les fragments forcés à 400pm tombent sur le tamis à 315pm, puis les fragments de taille moyenne inférieure à 315pm tombent dans le récipient placé sous les tamis. Seule la fraction 315-400pm, récupérée dans le tamis de 315pm, est conservée. 1.4. Sphéroïdisation. Afin d'atteindre ou de tendre vers une distribution de la taille moyenne des fragments tamisés d'UO2r le coefficient de sphéricité moyen de ces derniers est augmenté en les plaçant dans un récipient dont le fond est recouvert -8-

avec un disque abrasif autocollant N°400 (400 particules abrasives/cm2). Ils sont agités manuellement au moyen d'un pinceau de manière à leur donner un mouvement de rotation permettant l'abrasion de leurs angles vifs.

L'opération se poursuit jusqu'à ce que le coefficient de sphéricité moyen des fragments tamisés d'UO2 soit inférieur ou égal à 4 afin d'obtenir des fragments d'UO2 quasi sphériques ou de la forme d'un ellipsoïde. De façon alternative, les fragments tamisés d'UO2 peuvent également être sphéroïdisés à l'aide d'un mélangeur de poudres (de type Turbula® par exemple). L'abrasion se produit alors par frottements entre les fragments tamisés d'UO2. Les quantités traitées à chaque lot sont plus grandes mais la durée de brassage est plus longue.

Un exemple de granulés d'UO2 obtenus après l'étape de sphéroïdisation est illustré par la Figure 1. Cette étape a diminué la taille moyenne des granulés d'UO2,

1.5. Second tamisage.

Un tamis d'ouverture de maille de 315pm est placé au dessus d'un second tamis d'ouverture de maille de 250pm, lui-même posé sur un récipient de récupération. Les fragments d'UO2 obtenus à l'étape précédente sont placés sur le tamis supérieur et l'ensemble est vibré au moyen d'une tamiseuse automatique pendant 10 minutes avec une amplitude faible (0,4mm) de manière à ne pas créer de fines supplémentaires par abrasion des fragments entre eux. A l'issue de cette seconde étape de tamisage, on obtient 30 g de granulés d'UO2 présentant un coefficient de sphéricité moyen compris entre 1,1 et 4 et une distribution de leur taille moyenne d'une étendue de 65pm se situant dans une gamme de 250pm à 315pm. Le plus souvent, la taille moyenne des granulés d'UO2 est comprise entre 60pm et 500pm (préférentiellement entre -9-

250pm à 315pm), avec de préférence une distribution de cette taille moyenne d'une étendue de 50pm à 65pm. L'ensemble des opérations précédentes (de la compaction au second tamisage) est répété afin d'obtenir 100g de granulés d'UO2.

1.6. Mélange des granulés d'UO2 avec la poudre d'acier. 100g de granulés d'UO2 et 30g de poudre d'acier 316L d'une surface spécifique BET de 0,2 m2/g sont mélangés dans un récipient par brassage manuel lent afin de ne pas générer de fines. Les granulés d'UO2 représentent alors 70% en volume du mélange primaire obtenu. La surface spécifique BET des poudres d'acier et d'UO2 est de préférence mesurée à l'aide de la méthode BET à trois points connue de l'homme du métier. A la fin de l'opération de mélange, on évite de manipuler le récipient pour éviter les phénomènes de ségrégation pondérale, à savoir que dans le récipient, les plus grosses particules d'UO2 peuvent, sous l'effet de vibrations, remonter à la surface des particules d'acier plus fines. Ce phénomène conduirait à une hétérogénéité de composition entre les premiers comprimés mis en forme et les derniers. A titre alternatif, le mélange primaire des granulés d'UO2 avec la poudre d'acier peut être réalisé à l'aide d'un mélangeur de poudres (de type Turbula® par exemple), par exemple à 40 tours/minutes durant 1 à 5 minutes. Toujours à titre alternatif, on peut rajouter un liant (par exemple du Polyéthylène Glycol (PEG) à 3% molaire)) qui permet d'encoller les granulés d'UO2 puis ajouter la poudre d'acier qui viendra se coller dessus.

1.7. Mise en forme. -10-

Le mélange primaire de granulés d'UO2 et de poudre d'acier est mis en forme afin de diminuer sa porosité et d'aplatir les granulés d'UO2. Pour cela, il subit un pressage uniaxial double effet comprenant une montée de la pression de mise en forme selon une vitesse de 100MPa/s afin d'atteindre une pression de mise en forme limite de 1000MPa qui est maintenue pendant 5 à 10s, puis une diminution de la pression de mise en forme selon une vitesse de 100MPa/s, à l'issue de laquelle on obtient un mélange compact sous forme d'un cylindre de diamètre 10mm et de hauteur 12mm. Afin de limiter les frottements particules/matrice et l'apparition de défauts lors du démoulage, du stéarate de zinc ou de l'oxalate d'ammonium peuvent être ajoutés au mélange primaire ou pulvérisés sur la matrice de presse au moyen d'un aérosol. D'autres pressages sont envisageables, tel qu'un pressage uniaxial à matrice flottante. 1.8. Frittage. Le mélange compact est placé dans une nacelle, elle-même placée dans un four métallique en molybdène. Le four est mis sous une atmosphère oxydante (composée ici d'argon industriel, c'est à dire de l'argon comprenant généralement 10ppm à 30ppm d'O2), ce qui permet à l'UO2 formant les granulés de s'oxyder en UO2+X (dioxyde d'uranium dit en « surstoechiométrie »). Le mélange compact est ensuite fritté selon le cycle thermique suivant : montée en température selon une vitesse de 300°C/h (le plus souvent comprise entre 150°C/h et 300°C/h) jusqu'à une température limite de 1380°C (inférieure à la température de fusion de l'acier 316L, à savoir 1480°C) qui est maintenue pendant 3 heures. -11-

Lors de la montée en température de cette étape de frittage, les granulés d'UO2+x se densifient pratiquement jusqu'à leur valeur finale à une température de 1000°C afin de former des particules d'UO2+x. Puis, à partir de 1000°C, l'acier densifie à son tour jusque 1200°C afin d'atteindre pratiquement (soit environ 80%) sa densité finale ce retrait séquentiel (UO2+x puis acier) évite la mise en tension de l'acier et donc la fissuration du matériau fritté, et permet de former une matrice métallique continue garante d'une bonne diffusivité thermique. Le frittage se termine par le maintien de la température limite de 1380°C afin d'atteindre le degré de densification maximal du matériau fritté. 1.9. Traitement sous atmosphère réductrice. A l'issue de l'étape de frittage, de l'hydrogène est rajouté au milieu réactionnel afin d'obtenir une atmosphère réductrice constituée d'un mélange Ar + 5% en volume d'H2. La température limite de 1380°C est maintenue sous cette atmosphère pendant lheure. Une telle atmosphère permet de réduire l'UO2+x en UO2, oo Après refroidissement jusqu'à température ambiante selon un gradient thermique de 300°C/h (le plus souvent compris entre 150°C/h et 300°C/h), on obtient un cermet composé d'une matrice en acier 316L dans laquelle sont dispersées des particules d'UO2r chacun de ces composants occupant respectivement 30% et 70% du volume du cermet. Généralement, le coefficient de sphéricité moyen des granulés d'UO2 est préservé au cours du procédé de fabrication de l'invention. Il correspond alors au coefficient de sphéricité moyen des particules d'UO2 contenues dans le cermet. -12-

Les Figures 2 et 4 sont les clichés d'une même coupe du cermet obtenu. La Figure 2 est un cliché de microscopie optique dans lequel les particules d'UO2 apparaissent en gris foncé. La Figure 4 est un cliché MEB rapproché de la même coupe dans lequel les particules d'UO2 apparaissent cette fois en gris clair et la matrice en acier sous forme d'une zone transversale de couleur noire. La porosité au sein des particules d'UO2 est également de couleur noire. Les Figures 2 et 3 sont les clichés d'une même coupe du cermet obtenu. La Figure 2 est un cliché MEB rapproché dans lequel les particules d'UO2 apparaissent en gris clair et la matrice en acier sous forme d'une zone transversale de couleur noire. La porosité au sein des particules d'UO2 est également de couleur noire. La Figure 3 est un cliché de microscopie optique dans lequel les particules d'UO2 apparaissent en gris foncé. Ces figures permettent de confirmer que le cermet obtenu par le procédé de fabrication de l'invention possède une matrice en acier qui est globalement continue et ne présente pas de fissuration.

2. Etudes des propriétés du cermet. A l'aide de simulations thermodynamiques basées sur des codes de calcul propres aux inventeurs, on a évalué les effets de différentes caractéristiques du cermet de l'invention. 2.1. Influence du coefficient de sphéricité moyen. Les conductivités thermiques radiale et axiale ont été évaluées à une température de 1400K pour des cermets comprenant des particules d'UO2 empilées selon un mode idéal de type cubique faces centrées pour lesquelles on a fait varier les coefficients de sphéricité moyen et la distribution de la taille moyenne. -13-

Les résultats sont regroupés sur la Figure 5 qui reproduit les conductivités thermiques suivantes : - radiale selon une distribution monomodale de particules d'UO2 sous forme de sphères (soit le point Dmax/Dmin = 1) et d'ellipsoïdes (Dmax/Dmin variable et différent de 1) : courbe (a), - radiale selon une distribution bimodale de ces sphères et ellipsoïdes, - axiale selon une distribution monomodale de ces sphères et ellipsoïdes : courbe (b), - radiale selon une distribution bimodale de ces sphères et ellipsoïdes. Ces résultats ont montré qu'il existe un coefficient de sphéricité moyen maximal au-delà duquel il y a saturation, comme indiqué par la courbe (a) de la conductivité radiale qui tend vers une asymptote quand le rapport Dmax/Dmin augmente. Par ailleurs, il est apparu qu'une valeur Dmax/Dmin comprise entre 1,1 (gain significatif sur la conductivité radiale par rapport au cas Dmax/Dmin = 1) et 4 (gain sur la conductivité radiale proche de la valeur asymptotique) permet de conserver une conductivité axiale au moins égale à 50% de sa valeur initiale (courbe (b)). Même si la conductivité thermique radiale a augmenté au détriment de la conductivité thermique axiale, une valeur Dmax/Dmin comprise entre 1,1 et 4 (de préférence entre 1,5 et 2,5) constitue donc un bon compromis lorsqu'il s'agit d'améliorer à la fois les conductivités thermique radiale et globale. En pratique, on peut moduler le coefficient de sphéricité moyen (Dmax/Dmin) en faisant varier la pression de granulation (Pg) entre 8OMPa et 150MPa et la pression de mise en forme (Pm) entre 400MPa et 1000MPa, selon un rapport Pm/Pg inférieur à 9. -14-

Ainsi, à titre illustratif, les Figures 3 et 4 représentent des clichés MEB de cermets fabriqués selon les mêmes conditions, si ce n'est les pressions Pm et Pg, afin d'obtenir des particules d'UO2 présentant des coefficients de sphéricité moyen différents, à savoir : - cermet de la Figure 3 : Pm = 1000MPa, Pg = 150MPa, Dmax/Dmin = 2,1 ; - cermet de la Figure 4 : Pm = 400MPa, Pg = 80MPa, Dmax/Dmin = 1,5. 2.2. Influence de la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2. Les résultats de la Figure 5 ont également montré que la conductivité axiale se dégrade inversement à l'évolution de la conductivité radiale et ce, d'une manière non symétrique. Toutefois, de façon inattendue, lorsque la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2 est bimodale, les conductivités thermiques radiale et axiale sont toutes deux améliorées, en particulier pour une valeur Dmax/Dmin = 2. 2.3. Influence de la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2.

Comme illustré par la Figure 6 dans le cas d'une répartition monomodale ou bimodale de la taille moyenne des particules d'UO2, la distance moyenne entre ces particules dans un plan perpendiculaire au flux thermique traversant une pastille de combustible nucléaire (appelée distance interparticulaire) dépend du coefficient de sphéricité moyen (Dmax/Dmin). Il est apparu que la conductivité thermique radiale d'une pastille composée du cermet de l'invention comprenant 28% d'acier est améliorée lorsque la distance interparticulaire ou le coefficient de sphéricité moyen -15-

(Dmax/Dmin) diminue, que la taille moyenne des particules d'UO2 soient répartis de façon monomodale ou multimodale (en particulier bimodale), comme illustré par la Figure 7. Par exemple, une distance interparticulaire minimale de 0,27pm correspond à un coefficient de sphéricité moyen d'environ 4 et une conductivité thermique radiale de l'ordre de 9,18W.m-1K-1. Une distance interparticulaire maximale de 0,49pm correspond quand à elle à un coefficient de sphéricité moyen d'environ 1,1 et une conductivité thermique radiale de l'ordre de 8,2W.m-1K-1 A partir d'un coefficient de sphéricité moyen d'environ 20, la distance interparticulaire minimale se stabilise à environ 0,lpm.

Il ressort de la description qui précède que le cermet de l'invention à faible teneur en métal présente une tenue mécanique sous irradiation et/ou une conductivité thermique (en particulier selon une direction radiale d'une pastille de combustible nucléaire) qui est améliorée.

A taux de porosité équivalent et pour une teneur en acier fixée par exemple à 20% volumique, le cermet de l'invention peut ainsi atteindre (a minima) une valeur de conductivité thermique radiale supérieure de 80 % (à 1000K) comparativement à celle d'un matériau constitué d'UO2 pur.25

Claims

REVENDICATIONS1) Cermet comprenant une matrice en acier dans laquelle sont dispersées des particules d'UO2 qui occupent 70% à 90% du volume du cermet et qui présentent une taille moyenne comprise entre 50pm et 400pm et un coefficient de sphéricité moyen, mesuré par la moyenne du rapport entre la dimension maximale et la dimension minimale de chacune desdites particules (Dmax/Dmin), compris entre 1,1 et 4.
2) Cermet selon la revendication 1, dans lequel le coefficient de sphéricité moyen est compris entre 1,1 et 2,5.
3) Cermet selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la taille moyenne des particules d'UO2 est comprise entre 200pm et 250pm.
4) Cermet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2 est bimodale.
5) Cermet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distribution de la taille moyenne des particules d'UO2 est d'une étendue de 50pm à 65pm.
6) Cermet selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance minimale entre les particules d'UO2 est comprise entre 0,27pm et 0,49pm.-17-
7) Combustible nucléaire comprenant le cermet tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8) Combustible nucléaire selon la revendication 7, se présentant sous forme de pastille.
9) Combustible nucléaire selon la revendication 8, dans lequel la dimension principale (Dmax) des particules d'UO2 entrant dans la composition du cermet est orientée selon la direction radiale de la pastille.