Influence de l’acide borique sur la solubilité des oxydes (Ni, Zn) dans les conditions du circuit primaire d’un réacteur à eau sous pression

Soutenance de thèse de Thomas Raynaud

Résumé:

Dans les centrales nucléaires de type réacteurs à eau sous pression (REP), le fluide primaire, qui transfère la chaleur produite par la fission, contient divers produits chimiques, parmi lesquels l’acide borique utilisé pour contrôler la réaction nucléaire, le nickel généré en faible quantité par la corrosion des alliages qui constituent le circuit primaire et le zinc injecté pour limiter la corrosion. L’objectif de ce travail est d’obtenir des données expérimentales permettant de mieux comprendre les interactions entre le bore et ces deux métaux.

Afin d’étudier le comportement du nickel, nous avons utilisé un dispositif expérimental reproduisant les conditions du circuit primaire (300 °C, 150 bar) tout en étant inerte vis-à-vis de cet élément chimique. Les mesures de concentration en nickel obtenues avec cette installation ont été comparées aux données de la littérature qui présentent des divergences. Nous avons pu identifier certains paramètres importants pour l’étude de la solubilité de l’oxyde de nickel (NiO), comme la vitesse de circulation de la solution au travers de la poudre de NiO, la stabilité de la pression, ou bien l’efficacité de la filtration à chaud de cette poudre.

Le zinc dans le circuit primaire est susceptible d’interagir avec le bore : la formation d’espèces en solution, appelées complexes, peut modifier le comportement de ces éléments. L’étude de la formation de ces complexes nécessite au préalable une étude du bore, qui forme en solution des polyborates dont la liste effective a été établie très récemment. Une série d’expériences a été menée entre 25 et 70 °C afin de mettre en évidence la présence d’un complexe par le suivi du pH de la solution. Par la suite, à l’aide d’un modèle de calcul, la formule du complexe a été déterminée, suggérant l’association d’un ion Zn2+ avec un ion triborate.

Le jury sera composé de :
Mr Arcis Hugues, Rapporteur (National nuclear laboratory, UK)
Mr Lefèvre Grégory, Rapporteur (Chimie Paristech)
Mme Ballerat-Busserolles Karine, Rapporteure (Institut de chimie de Clermont- Ferrand)
Mr De Rafelis Marc, Examinateur (Université de Toulouse III)
Mme Bénézeth Pascale, Directrice de thèse (CNRS-GET Université de Toulouse III)
Mr Bachet Martin, Co-directeur de thèse (EDF R&D, Les Renardières)

La soutenance se déroulera au bâtiment B31 du MAI sur le site EDF des Renardières (Ecuelles) et en visio (lien sur demande).