Arde
În fizica reactoarelor nucleare , arderea sau consumul este una dintre măsurile radiației , definită ca fiind căldura produsă de o anumită masă de combustibil indirect prin fisiunea unei părți a nucleilor săi. Unitatea de măsură cea mai utilizată de producători este megawatt- zi pe tonă de combustibil care, exprimată în simboluri, este MWd / t, din motive istorice ale patrimoniului de război, dat fiind că consumul complet pentru U 235 pur este de aproximativ 1 000 GWd / t .
De exemplu, având în vedere că doriți să încărcați un reactor nuclear cu un kilogram de uraniu slab îmbogățit, acesta trebuie alimentat în majoritatea reactoarelor sub formă de dioxid : pentru a înțelege oxigenul, înmulțiți-vă cu raportul dintre masele molare de dioxid și uraniu ( 238 + 32) / 238, obținând o masă combustibilă de 1,134 kg. Dacă descărcarea acestuia corespunde unui consum de 10 GWd / t, trebuie să fi produs nu numai 24 000 MWh, ci și 27 216 MWh termic (din care aproximativ 30% se transformă în electricitate în funcție de eficiența ciclului secundar). Din consum este posibilă urmărirea fracției de fisiuni care a avut loc, cunoscând energia medie a fiecărei fisiuni (aproximativ 200 MeV pentru reactoarele termice de apă), apoi fluența neutronică cunoscând secțiunea medie de fisiune a combustibilului.
Creșterea consumului are efecte benefice asupra economiei întregii centrale nucleare : în proiectele de reactoare cu apă ușoară , centrala trebuie oprită pentru reumplerea combustibilului, astfel încât consumul ridicat scade numărul de opriri ale centralei și permite creșterea factorului de încărcare a planta, în prezent la aproximativ 90% (92% în SUA și 93% în Finlanda ). Prin urmare, numărul de elemente combustibile care urmează să fie reprocesate sau eliminate în alt mod ca deșeuri într-o anumită perioadă de timp este, de asemenea, redus, dar prezența produselor de fisiune, plutoniu și actinide pentru fiecare element combustibil extras crește, ceea ce face ca deșeurile să fie mai radiotoxice și prin urmare, este mai dificil de tratat și / sau depozitat. Cu toate acestea, cu același consum, cantitatea totală de produse de fisiune generate nu se modifică, deoarece consumul este direct proporțional cu numărul de fisiune care apare.
Pe de altă parte, un consum mai mare implică o iradiere mai mare pentru materialele structurale, care scade progresiv etanșarea lor mecanică, în principal datorită fragilizării radiațiilor , care se suprapune fluării și coroziunii cu efecte adesea neliniare ale amplificării reciproce. În reactoarele de apă, de exemplu, factorul limitativ pentru durata reumplerii este marja de la temperatura de tranziție ductil-fragilă a învelișului și cea care limitează temperatura de tranziție ductil-fragilă a vasului pentru viața plantei, dacă nu este ieftin să-l înlocuiți. Pe scurt, consumul este un indice al nivelului tehnologic al întregului reactor și nu atât al combustibilului în sine.
Ca un avantaj final pe măsură ce consumul crește, există o posibilitate mai mică de proliferare nucleară , deoarece plutoniul produs în reactor este consumat în mare măsură deja în timpul funcționării (aproximativ 1/3 în LWR actual și aproximativ jumătate în CANDU ) și ceea ce vine este prea bogat în plutoniu-240 (care tinde să fisioneze spontan înainte de a atinge masa critică și trebuie să fie mai mic de 8%) și mai târziu pentru a fi folosit direct ca dispozitiv nuclear . Reactoarele utilizate pentru producerea plutoniului pentru bombe au, de fapt, o ardere foarte scăzută (aproximativ 100 kWd / kg) pentru a nu permite plutoniului-239 produs direct de captarea neutronilor de către U 238 să capteze alți neutroni și să se transforme în izotopii cu atât mai mult plutoniu. Plutoniul care iese dintr-un reactor comercial este mult mai puțin „ pur ”, de exemplu, dintr-un PWR la 53GWd / t, este compus din 50,3% din Pu-239 și 24,1% din Pu-240, făcându-l astfel inutilizabil pentru dispozitive nucleare [1] .
Reactoarele cu apă ușoară din generația I au avut arsuri de până la aproximativ 30 GWd / t, cele care funcționează în prezent în II sunt în jur de 45 GWd / t, în timp ce reactoarele actuale din generația III au arsuri cuprinse între 60 și 70 GWd / t. În reactoarele rapide din a patra generație , dorim să depășim 200 GWd / t cu utilizarea de noi materiale, în special cu oțeluri cu temperatură ridicată provenite din sectorul convențional sau cu oțeluri cu iradiere ridicată derivate din sectorul fuziunii nucleare .
