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Les pastilles combustibles sont empilées dans des tuyaux métalliques. Avec la matrice combustible, les gaines forment la première barrière permettant de contenir des substances radioactives dans les centrales nucléaires.
Les pastilles combustible sont empilées dans des tubes métalliques, appelés gaines. Ces gaines remplies de pastilles sont pressurisés à l’hélium et soudées de façon à être étanches aux gaz. Les crayons combustibles qui en résultent sont ensuite regroupés pour former des assemblages combustibles formant le cœur du réacteur. Dans les réacteurs à eau sous pression, environ 200 crayons combustibles sont disposés pour former un assemblage combustible carré, et dans les réacteurs à eau bouillante, environ 90 crayons combustibles sont mis ensemble pour un assemblage combustible.
Étanche au gaz et soudé
Les gaines des crayons combustibles sont faites en zircaloy, un alliage de divers métaux, principalement – environ 98 % – de zirconium. Le zirconium est relativement résistant à la corrosion, c’est-à-dire à l’oxydation. Il est également ductile aux températures d’exploitation et a peu d’interaction avec les neutrons.
Les gaines mesurent environ quatre mètres de hauteur et ont un diamètre d’environ un centimètre. Elles sont soudées de manière de façon à être étanches au gaz et renferment donc les produits de fission solides et gazeux contenus dans le combustible.
Les gaines ne sont pas complètement remplies de pastilles. Il subsiste de la place dans le haut pour les substances gazeuses qui sont produites pendant l’exploitation du réacteur, respectivement pendant la fission nucléaire. Les gaines sont conçues pour résister à la pression de ces gaz et à la pression ambiante dans le réacteur.
Cet article est le troisième de la série de six articles consacrés à la thématique des barrières permettant le confinement des substances radioactives. Le premier article a porté sur le principe des barrières, tandis que les articles deux à six traitent des différentes sortes de barrières.