L’énergie solaire dépend du soleil, l’hydroélectricité a besoin du débit d’eau, et la source d’énergie de l’énergie nucléaire est l’assemblage combustible nucléaire. En encapsulant des pastilles de dioxyde d’uranium dans des tubes en alliage de zirconium pour fabriquer des barres de combustible, puis en assemblant avec précision des centaines de barres de combustible en une structure solide unique, on obtient ainsi l’unité motrice de l’énergie nucléaire – l’assemblage combustible.
Pendant longtemps, les assemblages combustibles nucléaires chinois n’ont pu dépendre que de la transformation de technologies étrangères, manquant de droits de propriété intellectuelle indépendants, comme si l’on nous « serrait la gorge ». En 2010, le lancement du projet scientifique et technologique clé des éléments combustibles nucléaires de la série CF du Hualong One du CNNC a ouvert la voie à près d’une décennie d’innovation indépendante du cœur du combustible nucléaire.
Jiao Yongjun, scientifique en chef du CNNC et concepteur en chef du combustible CF : Le développement du combustible de la série CF est un cas typique de « question posée par l’industrie, réponse apportée par la science et la technologie ». Contexte de son développement : face au besoin urgent de combustible disponible lors de l’exportation de la centrale nucléaire Hualong One. Pour cela, nous avons organisé une équipe de recherche de plus de 500 personnes qui, après près de dix ans de recherche difficile, a réussi à développer des assemblages combustibles dotés de droits de propriété intellectuelle indépendants, garantissant l’exportation à temps de la centrale nucléaire Hualong One.
Sur le plan technique, la conception des grilles de positionnement de l’assemblage combustible a significativement amélioré la puissance critique de l’assemblage, devenant ainsi l’un des résultats emblématiques du développement. De plus, le succès du développement du matériau en alliage de zirconium N36 a permis à l’assemblage combustible d’atteindre un taux de combustion plus profond. Ces percées techniques majeures ont globalement renforcé la sécurité, la fiabilité et la rentabilité de l’assemblage combustible.
Le développement de l’alliage de zirconium est l’étape la plus difficile de la technologie du combustible. Auparavant, la Chine ne pouvait qu’importer des technologies étrangères et reproduire à l’identique. Depuis le lancement de la recherche sur la technologie de préparation industrialisée de l’alliage de zirconium N36, le CNNC a consacré 8 ans à franchir 6 grandes phases de défis technologiques, en réalisant des percées dans une série de technologies clés telles que la fusion sous vide des lingots, l’extrusion homogène des ébauches de tubes, et le laminage de précision des tubes de haute qualité, maîtrisant ainsi avec succès la technologie complète de préparation industrialisée de l’alliage de zirconium N36, détenant des droits de propriété intellectuelle indépendants.
Jiao Yongjun, scientifique en chef du CNNC et concepteur en chef du combustible CF : L’alliage de zirconium présente des avantages significatifs : par exemple, sa section efficace d’absorption des neutrons est faible, ce qui peut efficacement améliorer la rentabilité neutronique ; en outre, il possède des propriétés de résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques appropriées. Ces caractéristiques sont les raisons principales pour lesquelles nous avons choisi l’alliage de zirconium comme matériau de gaine pour l’assemblage combustible.
Nous extrayons du sable de zircon, le transformons en éponge de zirconium et y ajoutons des éléments d’alliage, comme le niobium, l’étain, le fer, etc., pour fondre des alliages intermédiaires et des grains d’alliage, que nous pressons ensuite en blocs d’électrodes, fondus dans un four pour former des lingots ; les lingots passent ensuite par le forgeage, l’extrusion, le laminage, etc., pour former finalement des tubes en alliage de zirconium.
En réalité, au début, il n’y avait pas de lignes de production professionnelles d’alliage de zirconium en Chine ; chaque étape du processus était réalisée dans des usines différentes. Prenons l’exemple du décapage : à l’époque, les conditions étaient mauvaises, la vapeur se dégageait pendant le décapage au point que les visages humains devenaient à peine visibles, et en été, il fallait travailler torse nu. Au cours de ce processus, je pense que la culture et la tradition de l’industrie nucléaire ont joué un rôle énorme de manière invisible. Aujourd’hui, nos assemblages combustibles de la série CF ont déjà été appliqués dans les réacteurs Hualong One et M310.
Le 24 novembre 2018, les premiers lots de tubes en alliage de zirconium N36 ont été livrés avec succès, en un temps équivalent au tiers de la production de produits similaires par les concurrents internationaux. À ce jour, les assemblages combustibles de la série CF ont généré cumulativement plus de 7 milliards de yuans de valeur de production et ont été exportés au Pakistan, validant par l’application pratique la fiabilité et l’avancement des résultats autochtones.
Jiao Yongjun, scientifique en chef du CNNC et concepteur en chef du combustible CF : CF signifie China Fuel Assembly, l’abréviation anglaise d’assemblage combustible chinois. Nous voulons depuis longtemps lui donner un excellent nom chinois, et ce travail est en cours. Il faut dire que l’approvisionnement autonome en combustible nucléaire est un signe fondamental de la transformation de notre pays d’une grande puissance nucléaire à une puissance nucléaire de premier plan.
Actuellement, le combustible nucléaire continue de se développer, et notre pays entre dans une période d’accélération de l’énergie nucléaire, avec un regain mondial d’intérêt pour cette énergie. Par conséquent, l’industrie nucléaire continue de nous poser des défis : atteindre un taux de combustion plus élevé, une meilleure sécurité, une meilleure fiabilité. Et nous continuerons à y répondre.