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Les expériences CAPRA utiles pour l'étude du recyclage du plutonium

Le programme CAPRA a pour objectif l'étude de la consommation massive de plutonium dans les réacteurs à neutrons rapides.

Le recyclage du plutonium dans les REP avec le Mox, entraîne une dégradation continue de la qualité isotopique du plutonium qui limite le nombre envisageable de recyclages successifs. Les réacteurs à neutrons rapides ne provoquent pas la même dégradation et peuvent toujours brûler du plutonium devenu impropre à la consommation en REP. Pour obtenir une consommation massive de plutonium, il faut optimiser le coeur des RNR et les assemblages combustibles qui le constituent. Ceci est l'objet du programme CAPRA.

Ce programme comprend deux volets principaux : l'irradiation de combustibles à forte teneur en plutonium (>30 %) et le test de combustibles très innovants ne contenant plus d'uranium (oxyde de plutonium sur matrice inerte).

Les expériences SPIN pour la transmutation des actinides mineurs et des produits de fission à vie longue

Pour le neptunium 237, c'est un recyclage homogène qui sera utilisé. L'irradiation CAPRIN doit vérifier la compatibilité d'un tel recyclage avec les pastilles à haute teneur en plutonium optimisées pour CAPRA. L'irradiation METAPHIX vise à tester la transmutation du neptunium en mélange homogène au sein d'un combustible uranium-plutonium-zirconium. Dans ce programme d'irradiation, seront aussi présentes quelques cibles d'américium et de petites quantités de curium.

La transmutation hétérogène sera utilisée pour l'américium 241 et 243. Il faut donc au préalable sélectionner la matrice la mieux adaptée aux conditions d'irradiation, identifier le composé d'américium le plus compatible avec cette matrice, en optimiser la teneur et mettre au point les procédés d'incorporation. Ces tâches sont rendues complexes par la radioactivité de l'américium. Il faudra aussi qualifier sous irradiation les matériaux modérateurs.

Le programme d'expérience prévu pour les produits de fission à vie longue comprendra principalement l'évaluation du technétium 99. Des irradiations consacrées à l'iode 129 et au césium 135 sont à l'étude. Le CEA semble estimer, en tout état de cause, que la transmutation des produits de fission à vie longue n'est pas prioritaire. Même si les solubilités des produits de fission à vie longue sont supérieures à celles des actinides mineurs, les activités atteintes par de tels produits à l'exutoire sont très inférieures aux limites admissibles.

Au total, les expériences de transmutation avec Phénix seront riches d'enseignement, même si elles seront réalisées avec de quantités faibles. Mais il reste que la fermeture de Superphénix ne permettra pas la validation industrielle des résultats et compromet la réalisation à 100 % du programme CAPRA.

La figure suivante présente le planning des expériences liées à la transmutation que le CEA compte réaliser pour préparer les décisions de 2006. On remarquera que la plupart d'entre elles aura lieu avec Phénix mais que quelques autres sont programmées sur les réacteurs des partenaires étrangers du CEA.

Figure 17 : planning des expériences du CEA liées à la transmutation

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