Qu’est-ce que le sodium et le NaK – Liquide de refroidissement du réacteur – Définition

Le NaK contenant 40% à 90% de potassium en poids est liquide à température ambiante. Le mélange eutectique est composé de 77% de potassium et 23% de sodium. Le sodium et le NaK ne corrodent pas l’acier de manière significative et sont compatibles avec de nombreux combustibles nucléaires, ce qui permet un large choix de matériaux de structure. Cependant, comme le sodium réagit violemment avec l’eau, les SFR nécessitent le placement d’un échangeur de chaleur intermédiaire entre le cœur du réacteur et le générateur de vapeur . Cette technologie de pointe nécessite beaucoup d’expérience, par conséquent, seuls quelques pays ont développé leur propre conception de réacteur rapide.

Propriétés des métaux liquides

Propriétés des métaux liquides

En physique, le métal liquide est constitué d’un alliage à très bas points de fusion qui forme un eutectique liquide à température ambiante. Dans l’ingénierie des réacteurs, les métaux liquides sont des alliages à bas point de fusion permettant au liquide de refroidissement du réacteur d’être liquide dans la plage de températures de fonctionnement (généralement au-dessus de la température ambiante).

Les métaux liquides peuvent être utilisés comme réfrigérant de réacteur car ils ont d’excellentes propriétés de transfert de chaleur et peuvent être utilisés dans des systèmes à basse pression comme c’est le cas des réacteurs rapides refroidis au sodium (SFR). La caractéristique unique des métaux dans la mesure où leur structure concerne la présence de porteurs de charge, en particulier les électrons libres, en leur donnant une haute conductivité électrique , haute conductivité thermique . L’utilisation de liquides de refroidissement en métal liquide a permis de fournir un taux élevé de transfert de chaleur dans les centrales électriques ainsi que des températures des surfaces de travail de leurs constructions proches de la température du liquide de refroidissement.

De plus, les métaux liquides utilisés dans l’ingénierie des réacteurs sont de très faibles absorbeurs de neutrons permettant aux réacteurs à métaux liquides de fonctionner avec un spectre de neutrons rapide. Un réacteur rapide en métal liquide est un réacteur à haute densité de puissance, qui n’a pas besoin de modérateur de neutrons .

Les principales différences entre les réacteurs thermiques et les réacteurs rapides sont, bien sûr, dans les sections efficaces des neutrons , qui présentent une dépendance énergétique importante . Il peut être caractérisé par un rapport capture-fission , qui est plus faible dans les réacteurs rapides . Il existe également une différence dans le nombre de neutrons produits par une fission , qui est plus élevée dans les réacteurs rapides que dans les réacteurs thermiques. Ces différences très importantes sont principalement dues à des différences de flux de neutrons . Il est donc très important de connaître la distribution détaillée de l’énergie neutronique dans un cœur de réacteur.

L’inconvénient de nombreux métaux liquides est également leur activité chimique élevée à l’interaction avec l’oxygène, l’eau et les matériaux de structure, qui peut entraîner une détérioration du transfert de chaleur dans la plante dans certaines conditions.

Nombre de Nusselt pour les réacteurs à métal liquide

Un réacteur refroidi par métal liquide est un type avancé de réacteur nucléaire où le réfrigérant primaire est un métal liquide.  Les métaux liquides peuvent être utilisés comme réfrigérants car ils ont d’excellentes propriétés de transfert de chaleur et peuvent être employés dans des systèmes à basse pression comme c’est le cas des réacteurs rapides refroidis au sodium (SFR). La caractéristique unique des métaux en ce qui concerne leur structure est la présence de porteurs de charge, en particulier des électrons libres, leur conférant une conductivité électrique élevée , une conductivité thermique élevée . Cette conductivité thermique très élevée associée à une faible viscosité provoque des corrélations de transfert de chaleur typiques (par exemple Dittus-Boelter) Ne peut pas être utilisé.

Corrélation Graber-Rieger

Corrélation FFTF