Brevet FR2003700A1 — publié le 19691114

i 2003700 La présente invention est relative à un élément combustible et/ou à un élément fertile dans lequel les particules de matière combustible et/ou de matière fertile ayant un diamètre de quelques centièmes de u, sont introduites, à l'état pulvérulent, 5 dans une gaine métallique, de préférence en zircaloy ou en un autre alliage approprié du zirconium. Le diamètre des particules est d'environ 20 à 500 u, lorsque ces particules ne sont pas enrobées, et d'environ 150 à 1000 u, lorsque les particules sont enrobées, d'une manière par elle-même connue, par exemple de 10 graphite pyrolytique. Bien que le zircaloy, outre ses qualités qui sont favorables d'une manière tout à fait générale au fonctionnement des réacteurs, ait donné des résultats particulièrement avantageux, dans les réacteurs refroidis par l'eau, parce que le zirconium 15 et quelques-uns de ses alliages ne réagissent pas avec l'eau aux températures qui sont envisagées dans ces réacteurs, il s'est pourtant manifesté, dans l'utilisation de ces éléments dans des réacteurs de ce type, un inconvénient qui, pour des raisons de sécurité, ne saurait être admis. Si en effet la gaine présente, en un 20 endroit quelconque, tin défaut insignifiant, l'eau pénètre à l'intérieur de la gaine. Si les particules de matière combustible et/ou de matière fertile sont contenues, par exemple avec un enrobage de graphite pyrolytique, dans la gaine de l'élément combustible, il se produit du gaz à l'eau à l'intérieur de la gaine 25 aux températures usuelles dans le fonctionnement du réacteur. En outre, il existe le danger de voir la gaine de l'élément rendue cassante du fait de la formation d'hydrures de zirconium. Ceci aboutit à une destruction de l'élément, et ainsi le fonctionnement du réacteur est compromis. Mais, même dans le cas où les particules 30 combustibles et/ou les particules fertiles sont contenues, sans enrobage, dans la gaine de zircaloy ou d'un autre alliage approprié du zirconium, par exemple à l'état de carbures, la sécurité du fonctionnement du réacteur exige que la possibilité de réactions chimiques à l'intérieur de l'élément - réactions qui pour-35 raient aboutir à une destruction de l'élément - soit interdite. Le problème qui consiste à exclure ces dangers est résolu, conformément à la présente invention, dans un élément combustible et/ou fertile du genre ci-dessus, par le fait que les particules de matière combustible et/ou fertile introduites à 40 l'état pulvérulent dans les gaines métalliques, présentent un ou 69 06661 2 2003700 plusieurs revêtements minces d'un ou plusieurs matériaux métalliques fortement adhérents et par eux-mêmes connus. Il s'est révêlé comme totalement satisfaisant de choisir l'épaisseur des revêtements entre 1 et 10 u. H a été constaté en outre que l'on 5 obtient une longue durée d'existence des éléments combustibles et/ou fertiles, lorsque ces revêtements sont préparés à partir d'un mélange de plusieurs métaux. Les avantages de l'élément combustible et/ou de l'élément fertile conforme à la présente invention se sont ma-10 nifestés en particulier lorsqu'on utilise des particules combustibles et/ou fertiles dans lesquelles le revêtement métallique a été appliqué sur l'enrobage qui enveloppe, d'une manière par elle-même connue, les particules combustibles et/ou fertiles. A titre de matériau destiné aux revêtements, le zir-15 conium, l'étain, le silicium et/ou l'aluminium ont produit, notamment, de bons résultats. Ceci particulièrement lorsque les revêtements ont été appliqués par vaporisation sur les particules de matière combustible et/ou de matière fertile, ou sur la couche qui les enveloppe. 20 L'élément combustible et/ou l'élément fertile confor mes à la présente invention sont assurés d'une longue durée de vie, et permettent d'obtenir tout particulièrement une sécurité de fonctionnement, du fait que, dans les réacteurs nucléaires refroidis par l'eau, on évite une contamination des circuits d'eau 25 de refroidissement, avec toutes ses conséquences indésirables. 06661 3 2003700 REVENDICATIONS 1) - Elément combustible et/ou élément fertile dans lequel les particules de matière combustible et/ou de matière fertile, ayant un diamètre de quelques centièmes de u i sont introdui- 5 tes, à l'état pulvérulent, dans une gaine métallique, de préférence en zircaloy ou en un autre alliage de zirconium, caractérisé par le fait que les particules de matière combustible et/ou de matière fertile présentent un ou plusieurs revêtements minces d'un matériau métallique. 10 2) - Elément combustible et/ou élément fertile suivant la revendication 1), caractérisé par le fait que les revêtements consistent en un mélange de plusieurs métaux. 3) - Elément combustible et/ou élément fertile suivant les revendications 1) et 2), caractérisé par le fait que 15 l'épaisseur des revêtements est comprise entre 1 et 10 u. 4) - Elément combustible et/ou élément fertile suivant les revendications 1) à 3), caractérisé par le fait que les revêtements sont appliqués sur un enrobage de carbone pyrolytique qui enveloppe, d'une manière par elle-même connue, les particules de 20 matière combustible et/ou de matière fertile. 5) - Elément combustible et/ou élément fertile suivant les revendications 1) à 4), caractérisé par le fait que les revêtements sont constitués par du zirconium, de l'étain, du silicium et/ou de l'aluminium. 25 6) - Elément combustible et/ou élément fertile suivant les revendications 1) à 5), caractérisé par le fait que les revêtements sont appliqués par vaporisation sur les particules constituées par une matière combustible ou une matière fertile, ou sur l'enrobage qui enveloppe ces particules.