7.2 Temps de retraitement
7.2.1 Impact sur les capacités de régénération
7.2.1.1 Configuration de référence
La variation du temps de retraitement se répercute sur la quantité de PF en coeur, comme on peut le voir sur le tableau 7.1. Selon toute attente, cet inventaire est proportionnel au temps de re- traitement. Cela se répercute alors sur le taux de capture des PF, qui est finalement l’observable la
1Dans ce calcul est réalisé le rapport entre la quantité de(Ln)F2et la quantité cumulée de LiF, (NL)F4et (PF)F2.
Temps de retraitement Inventaire de PF Temps de retraitement Inventaire de PF
3 mois 105 kg 4 ans 1 645 kg
6 mois 210 kg 8 ans 3 280 kg
1 an 420 kg 16 ans 6 530 kg
2 ans 830 kg 32 ans 12 300 kg
TAB. 7.1 – Impact du temps de retraitement sur l’inventaire de PF en coeur.
plus intéressante. La figure 7.2 illustre l’évolution du taux de capture des PF pour la configuration de référence et d’autres temps de retraitement. On constate une plus grande absorption parasite pour les retraitements les plus lents. L’effet n’est cependant pas proportionnel, puisqu’un doublement du temps de retraitement ne se traduit que par une augmentation des captures de 50 à 60 %. En effet, une forte accumulation de PF dans le sel modifie le spectre neutronique, comme indiqué sur la figure 7.3 (partie de gauche). Cela se traduit par une baisse des sections efficaces moyennes de capture des PF (d’un facteur voisin de 2 entre le retraitement en 3 mois et celui en 2 ans), comme on peut le constater sur la partie droite de la figure. Ce taux de capture est relativement faible pour la configuration de référence par rapport aux autres absorptions parasites (voir le bilan neutronique de la configuration de référence, page 73), mais il n’est pas négligeable pour autant et une forte augmentation nuit aux capacités de régénération du système.
0 20 40 60 80 100
temps (années) 0
0.05 0.1 0.15 0.2
taux de capture des PF (n/fission)
6 mois 1 an 2 ans
3 mois 4 ans 8 ans
FIG. 7.2 – Impact du temps de retraitement (en configuration r8.5) sur le taux de capture des PF.
La figure 7.4 présente l’impact du temps de retraitement sur le taux de régénération, pour la configuration de référence et trois autres configurations (r2, r4 et cu). Les premiers points, à 10 jours, représentent le taux de régénération avec le retraitement MSBR. Signalons que ce retraitement est particulier, puisque le Pa est effectivement extrait en 10 jours, mais que les lanthanides ne le sont
10-1 100 101 102 energie (eV)
10-8 10-7
flux de neutrons (n/cm2 /n-source/dlnE)
retraitement long (2 ans) retraitement court (3 mois)
0 20 40 60 80 100
temps (années) 0
1 2 3 4 5 6
section efficace moyene (barn)
0 20 40 60 80 100
0 2 4 6
6 mois 3 mois
1 an 2 ans 4 ans 8 ans
FIG. 7.3 – Impact du temps de retraitement sur le spectre neutronique (à gauche) et la section efficace moyenne de capture des PF (à droite) pour la configuration de référence.
0.1 1 10 100
temps de retraitement (mois) 0.8
0.9 1 1.1
taux de régénération
r8.5 cu
r4 r2
FIG. 7.4 – Impact du temps de retraitement sur le taux de régénération pour plusieurs configurations de réacteur.
qu’en 50. Considérant la préséance du Pa sur les PF pour ce retraitement, il a été pris en compte comme un retraitement en 10 jours.
Intéressons-nous plus particulièrement à l’évolution du taux de régénération pour des temps de retraitement inférieurs à quelques années. Pour la configuration r8.5 la perte de régénération s’élève à environ 0.020 pour chaque doublement du temps de retraitement. A moins de l’extraire en 10 jours, le
233Pa ne joue qu’un rôle secondaire dans cette dégradation : l’inventaire hors-coeur de protactinium est diminué par un ralentissement du retraitement, mais cela n’a que peu d’impact sur l’inventaire en coeur et son taux de capture parasite. L’inventaire en coeur de 233Pa passe en effet de 67 kg à 84 kg entre les retraitements en 3 mois et en 2 ans. Son taux de capture n’évolue que peu, de 0.021 à 0.023 n/fission, en raison du durcissement du spectre.
7.2.1.2 Autres configurations
Qu’en est-il pour les configurations au spectre plus rapide ou plus thermalisé ? La quantité de PF accumulée en coeur est totalement indépendante du spectre neutronique. En revanche, leur section efficace moyenne de capture varie fortement, ce qui se répercute directement sur leur taux de cap- ture, et donc leur empoisonnement. Il apparaît sur la figure 7.4 que la configuration avec un unique canal de sel est bien meilleure de ce point de vue. Cependant cela était connu depuis l’étude en fonc- tion du rayon des canaux (chapitre 5). On s’intéressera donc principalement à la pente des courbes représentées plutôt qu’à leur position respective.
La perte de régénération occasionnée par un doublement du temps de retraitement est plus faible pour la configuration cu. Celle-ci atteint en effet 0.007 par doublement, soit une valeur trois fois inférieure à celle de la configuration r8.5. Dans un spectre rapide, l’accumulation des PF détériore moins fortement le bilan neutronique en raison de leur section efficace moyenne plus faible, ce qui autorise des retraitements très lents. Signalons que dans cette configuration, la variation du taux de capture du233Pa est extrêmement faible, rendant presque inutile son extraction.
Paradoxalement, pour les configurations plus thermalisées que r8.5, la perte par doublement semble diminuer au lieu d’augmenter. On s’attendrait en effet à voir les PF plus fortement empoi- sonner le coeur dans des spectres neutroniques plus thermiques. La configuration r2 a un taux de régénération médiocre en raison des très nombreuses captures parasites dans le graphite modérateur.
Par rapport à celles-ci, les captures dans les PF ne jouent qu’un rôle mineur, pour un retraitement très rapide comme pour un retraitement un peu plus lent (jusqu’à 2 ans).