Laboratoire d’étude des transferts de radioéléments (LETR)

Le laboratoire mène des recherches théoriques sur la réactivité chimique de ces espèces et leur transport. Ainsi les propriétés thermodynamiques - de molécules gazeuses ou solvatées et de phases sorbées ou condensées - sont évaluées à l’aide d’approches de chimie quantique. Ces approches sont également mises en œuvre pour étudier la cinétique chimique. 

Ces données essentielles alimentent les modèles du logiciel ASTEC qui simule le transport des radioéléments depuis le combustible jusqu’à l’environnement, avec la prise en compte de la nature de l’installation, et des conditions de l’accident. 

Le Laboratoire dispose également d’une expertise dans le développement d’outils d’intelligence artificielle pour la propagation d’incertitude et la mise au point d’outils de diagnostic.

L’ensemble de ces travaux ont ainsi permis par exemple de mettre au point un modèle phénoménologue régissant la chimie de l’iode dans l’enceinte d’un réacteur nucléaire, d’établir un premier modèle mécaniste dédié au comportement du ruthénium dans les gaines de ventilation des installations du cycle du combustible ou encore d’établir un schéma universel de cinétique chimique en phase gazeuse pour traiter la réactivité des radioéléments dans le circuit primaire d’un réacteur. Dans le cadre de potentiels rejets liquides en cas de situation accidentelle et suite à l’accident de Fukuhsima-Daiichi, les activités de recherche actuelles portent principalement sur la chimie du ruthénium, du césium et du strontium en solution aqueuse.     

Comprendre le comportement des radioéléments dans le combustible

Rattachement : GTR Combustible en situations accidentelles

Le laboratoire conduit des recherches sur le comportement des radioéléments au sein du combustible nucléaire en situation accidentelle. Ces travaux visent à améliorer les connaissances sur leur spéciation chimique, leurs mécanismes de diffusion et leur relâchement, ainsi que sur l'influence des évolutions de la microstructure du combustible sous irradiation ou à haute température. Les acquis scientifiques contribuent au développement et à l'amélioration des outils de simulation utilisés dans les analyses de sûreté.

NUCLEA, une base de données thermodynamiques non-idéale pour la chimie du combustible. 

Cette base contient 24 atomes, 847 phases et 1585 espèces permettant de décrire le comportement thermodynamique des matériaux susceptibles d’interagir en cas d’accident majeur (du combustible au béton). Son contenu est en constante évolution depuis plusieurs décennies ; elle est ainsi alimentée continuellement avec des données issues de nos activités de recherche. 

Les propriétés thermodynamiques fondamentales (enthalpie de formation, chaleur spécifique, entropie) ainsi que les données de diagramme de phase sont soit obtenues en interne à l’aide de calculs ab-initio, soit par le biais d’expérimentations en collaboration avec le milieu académique. 

Cette base de données permet d’appréhender la chimie du combustible mais également et plus généralement les interactions entre matériaux susceptibles de se produire lors d’un accident grave dans un réacteur nucléaire. 

MFPR-F 

Outil de recherche générique qui permet de capitaliser les résultats de la recherche visant à décrire les mécanismes à l’échelle mésoscopique régissant l’évolution de la microstructure, le comportement des produits de fission à l’intérieur d’une céramique irradiée (céramiques oxydes, carbures et nitrures d’uranium, etc...) et leur relâchement. 

ELSA 

Module du code système ASTEC visant à simuler le relâchement des produits de fission depuis le combustible intact et dégradé. La modélisation, de nature phénoménologique, intègre uniquement les phénomènes les plus importants conduisant au relâchement.

GASPOOL

Module du code système ASTEC dédié à l’évaluation du piégeage d’espèces radiotoxiques par bullage d’un flux gazeux contaminé dans un bain liquide. Ce mécanisme de décontamination est un moyen de mitigation présent dans plusieurs types d’installation nucléaire. Ce module intègre un ensemble de modèles décrivant l’hydrodynamique et la chimie de l’iode depuis la zone d’injection jusqu’au panache.