LORELEI

Le dispositif expérimental LORELEI est consacré à la caractérisation de nouveaux matériaux de gainage, de nouveaux matériaux combustibles, de nouvelles conceptions d’assemblages combustibles, de nouvelles stratégies de gestion du combustible (taux de combustion élevé, taux de service élevé) et des rejets de produits de fission correspondants en situation accidentelle (LOCA). L’accent est mis sur le comportement thermomécanique du crayon : gonflement et éclatement de la gaine avec déplacement possible du combustible à l’intérieur et à l’extérieur du crayon, corrosion à haute température, oxydation, hydruration et fragilisation consécutive de la gaine, trempe et comportement après trempe en termes de résistance mécanique. Un objectif est également de quantifier les rejets de produits de fission grâce à des analyses de liquides et de gaz contaminés.

Le dispositif expérimental LORELEI est situé dans le réflecteur du RJH. La puissance est par conséquent contrôlée par la distance entre l’échantillon et la cuve du cœur. Il est raccordé à une casemate dédiée, pour assurer la configuration initiale, afin de contrôler les phases de vidage et remplissage, ainsi qu’au laboratoire des produits de fission où tous les fluides contaminés sont dirigés, analysés et partiellement échantillonnés en fin d’essai. Une ligne d’échantillonnage, située au bas du dispositif, est utilisée pour l’eau et une autre ligne d’échantillonnage, située au sommet de la cuve, est utilisée pour le gaz.

Afin d’éviter les écarts de température azimutaux et de simuler des conditions adiabatiques, un échangeur de chaleur électrique périphérique est installé et entoure le combustible. La différence de température azimutale de la gaine est prévue pour être inférieure à 10°C.

L’échangeur de chaleur électrique périphérique est arrêté à haute température (c’est-à-dire après l’éclatement de la gaine ou lorsque la température atteint 900°C) afin d’augmenter les pertes de chaleur apparentes du crayon combustible et donc d’éviter l’escalade thermique vapeur-zircaloy.

Pour la distribution de la puissance, un écran neutronique est installé pour aplatir le profil de distribution axiale de la puissance (longueur maximale d’aplatissement : 40 cm). Pendant la phase sèche, une petite quantité d’eau est maintenue en bas du dispositif afin de fournir une « atmosphère saturée en vapeur », la vapeur étant générée par une chaufferette électrique dédiée. Un collecteur de débris est également installé à proximité du fond du dispositif afin de récupérer les particules de combustible sans gêner la production de vapeur.

La pression initiale interne de l’échantillon de combustible est un paramètre d’essai qui peut être ajusté lors de l’élaboration de l’éprouvette avant chaque expérimentation, en fonction des conditions de gonflement et d’éclatement prévues.

Une instrumentation est mise en œuvre afin de surveiller la température et la pression dans les différentes parties du dispositif et à chaque étape de la séquence expérimentale. Le déplacement axial du sommet du porte-échantillons est également mesuré. Une estimation de l’allongement total de l’éprouvette sera établie à partir des mesures de déplacement et des calculs de déplacement thermique.

Un aperçu global des pièces en pile de LORELEI est proposé.