Compaction of a bed of fragmentable particles and associated acoustic emission
Résumé
La fabrication des combustibles nucléaires actuels met en oeuvre un procédé de métallurgie des poudres qui comporte trois grandes étapes : la préparation des poudres, leur mise en forme et le frittage des compacts. C’est aussi le procédé de référence pour la fabrication des combustibles contenant des actinides mineurs à haute activité et à vie longue. Toutefois, compte tenu de la radiotoxicité de ces derniers, ils ne pourront être fabriqués qu’en cellule blindée. Il convient donc de simplifier au maximum le procédé de fabrication en limitant la dissémination et la rétention de matière et en recherchant des moyens de contrôle du procédé, simples à mettre en œuvre et robustes dans un milieu hostile. Une des voies envisagées pour la fabrication est l’utilisation de particules calibrées en taille, en forme et en tenue mécanique, à la place des poudres microniques actuellement utilisées pour la fabrication des combustibles à base d’oxydes d’uranium et de plutonium. La mise en œuvre de ces particules d’une taille de quelques centaines de micromètres doit concourir à limiter la dissimination/rétention de la matière et faciliter le remplissage des moules de presse. Toutefois, l’évolution sous contrainte de ce type de milieu granulaire en fonction des caractéristiques des particules reste peu étudiée et mal connue. Par ailleurs, la caractérisation de cette évolution fait généralement appel à des techniques expérimentales qui ne pourront pas être développées en cellule blindée. Ainsi, l’émission acoustique, qui est un des moyens utilisés pour suivre la compaction de poudres pharmaceutiques, est une technique simple à nucléariser. L’objectif est alors de suivre par émission acoustique, la compaction des particules céramiques, en l’occurrence d’UO2 pour notre étude. Nous présentons l’évolution du milieu granulaire lors de sa compaction en caractérisant l’évolution de la porosité par analyse d’images et porosimétrie mercure. Nous enregistrons les paramètres d’émission acoustique lors de la compaction des particules d’UO2.
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