PHÉBUS PF

Les expériences du programme et les premiers résultats

Le programme Phébus P.F. comporte au total six expériences qui s'étalent sur une douzaine d'années. Chaque expérience demande trois ans de préparation, puis cinq ans d’analyse et d’exploitation des données.

Les expériences Fission Product Test F.P.T.-0, F.P.T.-1 et F.P.T.-2 sont plus particulièrement destinées à étudier le mode de dégradation d'un assemblage muni d'une barre de commande en alliage A.I.C., représentatif d'un cœur de réacteur à eau sous pression de 900 MWe. Les principaux paramètres variant d'une expérience à l'autre sont le taux d'irradiation du combustible et le débit de vapeur circulant dans l'assemblage. Le taux d'irradiation dépend de la durée d'utilisation du combustible dans la centrale et du niveau de puissance auquel elle a fonctionné. Plus ce taux est élevé et plus grande est la quantité de produits de fission contenus dans le combustible. Quant au débit de vapeur, il détermine si les conditions physico-chimiques régnant dans le cœur sont oxydantes (fort débit) ou plutôt réductrices (faible débit). Cela peut avoir un effet notable sur les interactions entre matériaux (formation d'eutectiques, dissolutions) ainsi que sur les formes chimiques des produits de fission et donc leur volatilité.

L'expérience F.P.T.-3 (programmée pour 2002 ou 2003) sera consacrée à l'étude de l'effet d'une barre de commande en carbure de bore – de telles barres existent dans les réacteurs à eau sous pression français de 1 300 et 1 450 MWe, les réacteurs à eau bouillante et les réacteurs de type V.V.E.R. des pays d'Europe de l'Est. La nature de la barre de commande peut en effet avoir un impact important à la fois sur les interactions entre matériaux et sur la nature chimique, donc la volatilité des produits de fission.

L'expérience F.P.T.-4 (programmée pour le second semestre de 1999) est dédiée à l'étude du relâchement des produits de fission peu volatils (Ba, Mo, Ru) et des actinides (U, Np, Am) à partir d'un lit de débris de combustible irradié, chauffé jusqu'à la formation d'un bain de combustible fondu. La formation d'un tel lit de débris, observée lors de l'accident de Three Mile Island, pourrait résulter d'une tentative de renoyage du cœur qui aurait partiellement échoué. La trempe des crayons déjà fragilisés par l'oxydation entraînerait leur fragmentation. Une telle configuration présente une surface spécifique de combustible très élevée propice au relâchement des produits radioactifs, y compris les moins volatils.

L'expérience F.P.T.-5 est destinée à étudier la dégradation d'un cœur de réacteur sous air et le relâchement des produits de fission rendus beaucoup plus volatils dans ces conditions, tel le ruthénium, élément présentant une radiotoxicité élevée. Une telle situation pourrait être envisagée dans le cas d'un accident grave avec cuve ouverte lors des opérations de rechargement du cœur en combustible.

Les deux premières expériences, F.P.T.-0 et F.P.T.-1, ont été réalisées en 1993 et en 1996 (F.P.T.-2 ayant été programmée pour une date postérieure à l'an 2000). Elles ont parfaitement démontré la capacité de l'installation à produire des résultats expérimentaux de qualité dans le domaine des accidents graves des réacteurs à eau sous pression. Elles ont contribué à améliorer les connaissances dans le domaine de la fusion du cœur et du comportement des produits radioactifs. Elles ont notamment enseigné que la dégradation du combustible peut intervenir à des niveaux de température sensiblement plus bas que prévu. Elles ont également mis en lumière le rôle de l'argent provenant de la fusion des barres de commande sur le devenir de l'iode radioactif. Ces résultats sont utilisés pour améliorer la modélisation[...]