Réacteur nucléaire avec dispositif d'injection de nano particules en cas d'accident
La présente invention concerne en général les réacteurs nucléaires, notamment la
dissipation de la chaleur dans de tels réacteurs lors d'un accident du type LOCA (loss of
coolant accident).
Plus précisément, l'invention concerne un réacteur nucléaire du type comprenant :
- un coeur ayant des assemblages de combustible nucléaire ;
- un circuit de refroidissement du coeur dans lequel circule un fluide de
refroidissement ;
- un dispositif prévu pour l'injection de nano particules dans le fluide de
refroidissement.
Un tel réacteur nucléaire est décrit dans US 2008 /0212733. Un accident de type
LOCA dans un réacteur nucléaire correspond typiquement à une fuite se produisant dans
le circuit de refroidissement du coeur, de telle sorte qu'une partie du fluide de
refroidissement primaire s'écoule hors du circuit de refroidissement et est collecté en bas
de la cavité du réacteur. De ce fait, les assemblages de combustible nucléaire ne sont
plus refroidis de manière adéquate, et la température dans le coeur du réacteur
augmente. Cette augmentation de température peut causer la fusion du coeur. Dans les
réacteurs de type PWR et BWR, un accident du type LOCA correspond par exemple à la
rupture de la ligne vapeur principale raccordant la cuve du réacteur au générateur de
vapeur ou à la turbine, respectivement.
Le document américain ci-dessus prévoit l'injection de nano particules dans le
fluide de refroidissement primaire en cas de LOCA, en vue d'augmenter les échanges
thermiques dans le circuit de refroidissement. Cette injection est réalisée dès que la perte
de liquide de refroidissement est détectée.
Pour augmenter de manière efficace les échanges thermiques dans le circuit de
refroidissement du coeur, les nano particules doivent se disperser dans le liquide de
refroidissement, et rester en suspension, sans sédimenter.
Dans ce contexte, l'invention vise à proposer un réacteur nucléaire dans lequel
l'injection des nano particules permet d'augmenter les échanges thermiques dans le
circuit de refroidissement du coeur de manière efficace et durable, en cas d'accident de
type LOCA.
A cette fin, l'invention porte sur un réacteur nucléaire du type précité, caractérisé
en ce que les nano particules comprennent des premières nano particules d'un premier
type ayant un premier facteur de forme inférieur à 2, et des secondes nano particules d'un
second type différent du premier type ayant un second facteur de forme supérieur à 2, les
nano particules comprenant entre 10% et 90 % en poids des premières nano particules et
entre 90% et 10% en poids des secondes nano particules .
Les premières nano particules, ayant un facteur de forme plus faible, résistent
mieux à des chocs thermiques et sédimentent moins, du fait qu'elles ont une plus forte
charge de surface uniformément répartie. Les secondes nano particules, ayant un facteur
de forme plus élevé, ont une plus forte conductivité thermique en solution mais
sédimentent plus rapidement. De manière surprenante, l'utilisation en mélange de nano
particules des deux types permet de bénéficier des avantages des deux types de nano
particules. Le fluide de refroidissement contenant le mélange des premières et secondes
nano particules présente une conductivité thermique excellente. Les nano particules ne
sédimentent pratiquement pas, et les turbulences résultant de la circulation du fluide de
refroidissement suffisent à les maintenir en suspension.
Le réacteur nucléaire est un réacteur de type PWR, ou un réacteur de type BWR,
ou tout autre type de réacteur dans lequel le coeur est refroidi par circulation d'un liquide
caloporteur. Ce fluide de refroidissement est typiquement de l'eau, mais pourrait être un
autre liquide caloporteur.
Les nano particules sont typiquement des nano poudres d'oxydes métalliques ou
de diamant.
De telles nano particules sont par exemple décrites dans l'article «Surface
wettability change during pool boiling of nanofluids and its effect on critical heat flux» de
Kim et al, publié dans International Journal of Heat and Mass Transfer, 50 (2007) 40105-
401 16 ; ou encore dans l'article « A feasabililty assessment of the use of nanofluids to
enhance the in-vessel rétention capability in light water reactors », de Buongiorno et al,
publié dans Nuclear Engineering and Design 239 (2009) 941-948 ou encore dans l'article
"Effects of nano particules déposition on surface wettability influencing boiling heat
transfer in nanofluids " de Kim et al publié dans Applied Physics Letters 89, 1531 07
(2006).
Les premières nano particules sont en un matériau identique au matériau
constituant les secondes nano particules. En variante, les premières nano particules et les
secondes nano particules sont dans des matériaux respectifs différents l'un de l'autre.
De préférence, les premières nano particules sont en un oxyde minéral,
typiquement choisi parmi Al20 3, ZnO, Ce0 2, ou Fe20 3. Les secondes nano particules sont
également en un oxyde minéral, typiquement choisi parmi Al20 3, ZnO, Ce02 ou Fe20 3.
Les premières nano particules ont un facteur de forme inférieur à 2, de préférence
compris entre 1 et 1,5, encore de préférence compris entre 1 et 1,2. On entend ici par
facteur de forme le rapport entre la longueur de la nano particule et sa largeur. La
longueur correspond à la plus grande dimension de la nano particule, cette dimension
étant prise selon une direction longitudinale de la particule. La largeur correspond à la
plus petite dimension de la particule, prise dans un plan perpendiculaire à la direction
longitudinale.
Ainsi, pour une sphère, le facteur de forme est rigoureusement égal à 1. De
préférence, les premières nano particules sont sphériques ou pseudo sphériques.
Typiquement, au moins 50% des premières nano particules ont un facteur de
forme compris entre 1 et 1,5, de préférence au moins 75% des premières nano particules,
et encore de préférence au moins 90% des premières nano particules.
Les secondes nano particules ont un second facteur de forme supérieur à 2. Le
facteur de forme est défini comme précédemment.
De préférence, les secondes nano particules ont un facteur de forme compris
entre 2 et 5, et encore de préférence compris entre 2 et 3. Par exemple, les secondes
nano particules se présentent sous la forme de bâtonnet, chaque bâtonnet ayant une
forme allongée suivant une direction longitudinale.
Typiquement, au moins la moitié des secondes nano particules ont un facteur de
forme compris entre 2 et 5, de préférence au moins 75% des secondes nano particules et
encore de préférence au moins 90% des secondes nano particules.
Les nano particules prévues pour être injectées dans le fluide de refroidissement
comprennent entre 10 et 90 % en poids de premières nano particules, de préférence
entre 30 et 70% en poids des premières nano particules, et encore de préférence entre 40
et 60% en poids de premières nano particules. A l'inverse, les nano particules
comprennent entre 90% et 10% en poids de secondes nano particules, de préférence
entre 70% et 30% en poids de secondes nano particules, et encore de préférence entre
60% et 40% en poids de secondes nano particules. Par exemple, les nano particules
comportent 50% en poids de premières nano particules et 50% en poids de secondes
nano particules.
Typiquement, les nano particules comprennent seulement des premières nano
particules et des secondes nano particules, et ne comportent pas de nano particules d'un
autre type.
Les nano particules présentent majoritairement des tailles comprises entre 50
nanomètres et 250 nanomètres, avant d'être agglomérées les unes aux autres comme
décrit plus loin. De préférence, au moins 75% des nano particules présentent des tailles
comprises entre 50 et 250 nanomètres, et encore de préférence 90% des nano particules.
De préférence, les nano particules présentent majoritairement des tailles
comprises entre 75 et 150 nanomètres, et encore de préférence comprises entre 90 et
110 nanomètres.
On entend ici par taille d'une nano particule la plus grande dimension de ladite
nano particule.
Les nano particules, avant injection, se présentent sous la forme d'agglomérats,
chaque agglomérat comportant à la fois des premières nano particules et des secondes
nano particules. Ainsi, chaque agglomérat est un ensemble comportant une pluralité de
premières nano particule et une pluralité de secondes nano particule, solidaires les unes
des autres. Chaque agglomérat est donc un ensemble monolithique de petite taille. Après
injection des nano particules dans le fluide de refroidissement, les agglomérats se
dispersent et forment une suspension. Les agglomérats, au sein du fluide de
refroidissement, restent d'une pièce, les nano particules constituant chaque agglomérat
restant normalement solidaires les unes des autres. Les agglomérats peuvent se briser en
revanche sous l'effet des chocs, après une certaine durée de circulation dans le fluide de
refroidissement.
Les agglomérats présentent majoritairement des tailles comprises entre 150
nanomètres et 400 nanomètres. De préférence, au moins 75% des agglomérats
présentent une taille comprise entre 150 et 400 nanomètres, et encore de préférence 90%
des agglomérats. De préférence, la majorité des agglomérats présente des tailles
comprises entre 200 et 300 nanomètres, et encore de préférence entre 200 et 250
nanomètres.
Les agglomérats présentent une forme générale en zigzag, comme représenté par
exemple sur la figure 4 et sur la figure 7. On entend par là que l'agglomérat a une forme
générale de ligne brisée. En d'autres termes, l'agglomérat présente une forme générale
qui comporte plusieurs tronçons ayant des inclinaisons respectives différentes les unes
des autres. Les tronçons sont solidaires les uns des autres.
La forme générale en zigzag, la taille et la constitution des agglomérats sont
différents éléments qui contribuent chacun à l'obtention des propriétés recherchées une
fois les nano particules dispersées dans le fluide de refroidissement. Les agglomérats
sont auto dispersant, c'est à dire se mélangent de manière pratiquement instantanée au
liquide de refroidissement, pour former une suspension homogène. Les agglomérats ne
sédimentent que lentement. La circulation du fluide de refroidissement dans le circuit de
refroidissement, même en cas de LOCA, suffit à maintenir la quasi totalité des
agglomérats en suspension. Enfin, quand les agglomérats sont dispersés dans le fluide
de refroidissement, la dissipation thermique dans le circuit de refroidissement augmente
de manière très significative. On entend par là que la puissance thermique dégagée par
les assemblages de combustible nucléaire est mieux transférée au fluide de
refroidissement, les assemblages étant ainsi maintenus à une température plus basse. De
même, le fluide de refroidissement cède plus facilement son énergie thermique, et est
maintenu à une température modérée. La conductivité thermique d'un liquide de
refroidissement comportant de l'eau et 30% en masse d'agglomérats est supérieure
d'environ 10 à 25% à la conductivité thermique de l'eau pure.
De préférence, les nano particules sont injectées dans le fluide de refroidissement
avec un titre massique compris entre 10 et 50%, de préférence entre 20 et 40%, et valant
par exemple 30%.
Selon un autre aspect de l'invention, les nano particules avant injection sont
stockées sous forme solide. Elles sont également injectées sous forme solide dans le
liquide de refroidissement en cas d'accident. Ainsi, le dispositif prévu pour l'injection des
nano particules comprend un stockage desdites nano particules sous forme solide, et un
organe d'injection des nano particules sous forme solide à partir du stockage directement
dans le liquide primaire. L'organe d'injection des nano particules comprend par exemple
un organe de dosage de la quantité de nano particules à injecter, et un moyen
d'entraînement des nano particules depuis l'organe de dosage jusque dans le circuit de
refroidissement. L'entraînement des nano particules se fait par exemple au moyen d'un
gaz neutre comprimé.
L'invention a été décrite ci-dessus dans le cadre d'un accident de type LOCA, les
nano particules étant dans ce cas injectées dans le fluide circulant directement dans le
coeur du réacteur. Toutefois, les nano particules peuvent également être injectées quand
d'autres types d'accidents surviennent, qui gênent ou empêchent le refroidissement du
coeur du réacteur : rupture d'une tuyauterie du circuit de refroidissement secondaire d'un
réacteur type PWR ou autre, raccordant le générateur de vapeur à la turbine ; fuite sur le
circuit de refroidissement secondaire ; rupture d'un ou plusieurs tubes de générateur de
vapeur ; blocage des barres de contrôle ; etc ... En d'autres termes, l'invention s'applique
dans tous les cas où il est nécessaire d'augmenter l'efficacité avec laquelle la puissance
thermique dégagée par les assemblages de combustible nucléaire est évacuée hors du
coeur.
Les nano particules sont de préférence injectées dans le fluide de refroidissement
dit primaire, qui circule dans le coeur du réacteur. Il est toutefois possible de prévoir un
dispositif adapté pour l'injection dans le circuit de refroidissement primaire, et/ou dans le
circuit de refroidissement secondaire, et/ou dans un éventuel circuit de refroidissement
tertiaire du réacteur. Les circuits secondaire et tertiaire sont des circuits de
refroidissement du coeur, puisqu'ils contribuent à évacuer la chaleur dégagée dans le
coeur.
D'autres caractéristiques et avantages à l'invention ressortiront de la description
détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence
aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d'un réacteur
nucléaire conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une représentation schématique de premières nano particules
de différents types ;
- la figure 3 est une représentation schématique simplifiée de secondes nano
particules de différents types ;
- la figure 4 est une représentation schématique simplifiée d'un agglomérat de
nano particules ; et
- les figures 5 à 7 illustrent des étapes successives du procédé de production
des agglomérats de nano particules.
Le réacteur 1 représenté sur la figure 1 est un réacteur de type PWR. Le réacteur
1 comporte une cuve 10, dans laquelle sont placées les assemblages de combustible
nucléaire formant le coeur du réacteur, un circuit 20 de refroidissement du coeur du
réacteur dans lequel circule un fluide de refroidissement, un générateur de vapeur 30
intercalé dans le circuit de refroidissement 20, une pompe 40 de circulation du liquide de
refroidissement intercalée elle aussi dans le circuit de refroidissement, et un dispositif 50
prévu pour l'injection de nano particules dans le fluide de refroidissement.
Le générateur de vapeur 30 comporte un côté primaire dans lequel circule le
fluide de refroidissement du coeur, et un côté secondaire dans lequel circule un fluide
caloporteur secondaire. Le fluide de refroidissement du coeur cède sa chaleur au fluide
secondaire en traversant le générateur de vapeur 30.
La pompe de circulation 40 est placée en aval du générateur de vapeur 30 suivant
le sens de circulation du fluide de refroidissement. Le circuit de refroidissement 20
comporte une branche chaude 22 raccordant une sortie de fluide de refroidissement 12
de la cuve à une entrée de fluide de refroidissement 32 du générateur de vapeur, une
branche intermédiaire 24 raccordant une sortie de fluide de refroidissement 34 du
générateur de vapeur à une entrée d'aspiration de la pompe primaire 40, et une branche
froide 26 raccordant une sortie de refoulement de la pompe primaire 40 à une entrée 14
de liquide primaire de la cuve. Le circuit de refroidissement 20 comporte en outre un ou
plusieurs pressuriseurs 70.
Le dispositif 50 prévu pour l'injection des nano particules comporte un stockage 52
desdites nano particules sous forme solide, et un organe 54 d'injection des nano
particules sous forme solide à partir du stockage 52 directement dans le liquide de
refroidissement. Le stockage 52 est de tout type adapté. Il peut comporter un réservoir
sous pression d'un gaz inerte dans lequel sont stockées les nano particules, une trémie
etc. Les nano particules sont sous la forme d'agglomérats dans le stockage 52.
L'organe d'injection 54 comporte typiquement un organe de dosage des nano
particules à injecter 56, un moyen 57 pour entraîner les nano particules de l'organe de
dosage 56 jusque dans le circuit de refroidissement 20 et une ou plusieurs lignes 58 de
transfert des nano particules, raccordant l'organe de dosage 56 au circuit de
refroidissement 20.
L'organe de dosage 56 présente une entrée communiquant avec le stockage 52.
Un organe d'obturation, intercalé entre le stockage 52 et l'entrée de l'organe de dosage
56, permet sélectivement de mettre en communication ou d'isoler le stockage 52 de
l'organe de dosage 56. L'organe de dosage peut être de tous types adaptés. L'organe de
dosage 56 est par exemple un réceptacle monté sur une cellule de pesée adaptée pour
mesurer la masse de nano particules chargées dans le réceptacle.
Le moyen 57 pour entraîner les nano particules depuis l'organe de dosage 56
jusque dans le circuit primaire comporte par exemple une alimentation en un gaz inerte à
haute pression, raccordée à une entrée de gaz de l'organe de dosage 56. Une vanne, ou
tout autre moyen adapté, permet de sélectivement déclencher ou d'interrompre
l'alimentation de gaz à haute pression dans l'organe de dosage 56. Les lignes de transfert
58 raccordent une sortie de l'organe de dosage 56 à un ou plusieurs piquages 59 du
circuit de refroidissement 20. Des vannes placées sur les lignes 58 permettent de
sélectivement mettre en communication ou isoler l'organe de dosage 56 du circuit de
refroidissement 20.
Les piquages 59 sont placés en des points du circuit de refroidissement choisis
pour permettre une dispersion des nano particules aussi rapide et efficace que possible
dans le fluide de refroidissement. Par exemple, un des piquages 59 est placé
immédiatement en aval de la sortie 12 de la cuve. Un autre piquage 59 peut être placé sur
la branche froide 26, immédiatement en amont de l'entrée 14 de la cuve. Un autre
piquage 59 peut être placé dans la branche froide 26, à distance de la pompe de
circulation 40 et à distance de la cuve 10.
Le dispositif 50 est piloté par un calculateur non représenté.
Pour réaliser l'injection de nano particules dans le circuit de refroidissement, le
calculateur commande d'abord le transfert de nano particules depuis le stockage 52
jusque dans l'organe de dosage 56, puis isole l'organe de dosage 56 du stockage 52. Il
déclenche ensuite l'alimentation de l'organe de dosage 56 en gaz inerte par
l'intermédiaire du moyen 57, et le transfert des nano particules depuis l'organe de dosage
56 jusque dans le circuit primaire 20 via les lignes 58. La pression de gaz inerte fournie
par le moyen 57 est supérieure à la pression de liquide de refroidissement dans le circuit
primaire.
Comme illustré sur la figure 2, les premières nano particules sont sphériques
(exemple a) ou quasi sphériques (exemple b). Quand elles sont quasi sphériques, elles
peuvent avoir une forme ovoïde. Les premières nano particules peuvent encore avoir une
forme irrégulière, comme illustré sur l'exemple c de la figure 2.
Comme visible sur la figure 3, les secondes nano particules présentent la forme de
bâtonnets allongés suivant une direction longitudinale. Sur l'exemple a, les bâtonnets
présentent une section transversale sensiblement constante perpendiculairement à la
direction longitudinale. Par exemple, la section est ronde, ou rectangulaire, ou de toute
autre forme. Sur l'exemple b de la figure 3, le bâtonnet peut avoir une section transversale
irrégulière dans un plan perpendiculaire à sa direction longitudinale.
Comme représenté schématiquement sur la figure 4, les agglomérats comportent
chacun une pluralité de premières nano particules 82 et une pluralité de secondes nano
particules 84 solidaires les unes des autres. L'agglomérat présente une forme générale
en zigzag. On entend par là que les nano particules sont disposées de manière à
constituer plusieurs branches orientées suivant des directions respectives différentes les
unes des autres. Les branches sont raccordées les unes aux autres. Chaque branche est
constituée de premières nano particules et /ou de secondes nano particules. Les
branches sont distinctes les unes des autres.
Les différentes branches sont référencées 86 sur la figure 4.
Les figures 5 à 7 illustrent différentes étapes d'un premier procédé adapté pour
produire des agglomérats à partir des premières et secondes nano particules. A la
première étape, représentée sur la figure 5, on mélange les bâtonnets 88 d'alcool
polyvinylique (PVA) aux premières et secondes nano particules 82 et 84.
A la seconde étape, représentée sur la figure 6, on effectue une trempe du
mélange à une température de moins 180 0 C environ. Pour ce faire, on ajoute une
quantité dosée d'eau au mélange, on disperse les nano particules et les bâtonnets de
PVA dans l'eau, et on porte cette dispersion à la température de - 180° C. Les nano
particules 82 et 84 sont alors comprimées à l'interface des cristaux de glace 90. Les
bâtonnets de PVA 88 jouent le rôle de plastifiant. Les agglomérats de nano particules sont
formés lors de l'étape de trempe, du fait de la compression entre les cristaux de glace.
L'eau est ensuite évacuée par lyophilisation, cette étape étant effectuée à froid, à
une température inférieure à 0° C. Enfin, après la fin de l'étape de lyophilisation, les nano
particules sont dispersées dans de l'eau. La plus grande partie du PVA est séparée des
nano particules soit à l'étape de lyophilisation sous vide, soit lors de l'étape finale de
dispersion.
Un second procédé va maintenant être décrit. Il est adapté notamment à la
production d'agglomérats dont les premières et secondes particules sont les unes et les
autres en ZnO.
Le second procédé comprend les étapes suivantes.
1°) Préparation de sols colloïdaux de nano-particules d'oxydes de zinc
Deux sols colloïdaux sont préparés, le sol colloïdal de ZnO commercialisé par
Nyacol sous la référence Nyacol DP5370 et celui commercialisé par Evonik sous la
référence : VP DISP ZnO 20 DW. Les deux sols sont à 35% massique et contiennent des
nanoparticules cristallisées. La différence majeure entre eux est la forme et la dimension
des nanoparticules : sphériques de 30 à 50 nm pour Nyacol, et sous forme de bâtonnets
et de plaquettes allongées pour Evonik (diamètre inférieure à 50 nm, 500 à 750 nm de
longueur). Les deux sols sont vendus sous forme stabilisés et doivent être lavés pour
retirer les produits organiques et les sels de stabilisation (dialyse 5 jours sur une
membrane de dialyse de 14000 MWCO en cellulose contre 90 litres d'eau Dl). L'efficacité
de la dialyse est mesurée par les mesures de la conductivité de l'eau du tampon et le titre
final en ZnO est mesuré par gravimétrie après chauffage à 1000° C. Après lavage, les
titres massiques en ZnO sont respectivement de 17% pour le Nyacol et de 14,5% pour
l'Evonik.
2°) Préparation d'agglomérats
Premier exemple : agglomérats ayant 60% ZnO Nyacol + 40% ZnO Evonik, en
masse.
On ajoute 0,92 g de PVA (Fluka : 4-88) à 25 g d'eau Dl. Le mélange est agité à
température ambiante jusqu'à dissolution totale du PVA. La solution de PVA est ajoutée à
température ambiante à un mélange de 22,2 g du sol aqueux de ZnO Nyacol dialysé
préparé à l'étape précédente (17% massique en ZnO) et 17,35 g du sol aqueux de ZnO
Evonik dialysé préparé à l'étape précédente (14,5% massique en ZnO). Le milieu
réactionnel est blanc laiteux, très homogène sans formation de précipité.
Le milieu réactionnel est alors ajouté goutte-à-goutte dans de l'azote liquide
(DEWAR 5 I), le diamètre des gouttes est d'environ 5 mm. Les agglomérats obtenus
après trempe dans l'azote liquide sont alors filtrés sur un Buchner en plastique. Ils sont
pesés et mis à lyophiliser pendant 48 heures. La lyophilisation dure en général 48 heures.
Après 36 heures, on arrête la lyophilisation et on pèse les agglomérats. Ils sont remis
alors à lyophiliser pendant 12 heures, puis ils sont repesés. Nous considérons que la
lyophilisation est terminée si la variation de masse entre 36 heures et 48 heures n'excède
pas 0,5 g pour 100 g de matière engagée. Les agglomérats sont alors conditionnés sous
argon et conservés à température ambiante.
Second exemple : agglomérats ayant 80% ZnO Nyacol + 20% ZnO Evonik, en
masse.
On ajoute 0,92 g de PVA (Fluka : 4-88) à 25g d'eau Dl. Le mélange est agité à
température ambiante jusqu'à dissolution totale du PVA. La solution de PVA est ajoutée à
température ambiante à un mélange de 29,6 g du sol aqueux de ZnO Nyacol dialysé
préparé à l'étape précédente ( 17% massique en ZnO) et 8,67 g du sol aqueux de ZnO
Evonik dialysé préparé à l'étape précédente (14,5% massique en ZnO). Le milieu
réactionnel est blanc laiteux, très homogène sans formation de précité.
Le milieu réactionnel est alors ajouté goutte-à-goutte dans de l'azote liquide
(DEWAR 5 I), le diamètre des gouttes est d'environ 5 mm. Les agglomérats obtenus
après trempe dans l'azote liquide sont alors filtrés sur un Buchner en plastique. Ils sont
pesés et mis à lyophiliser pendant 48 heures. La lyophilisation dure en général 48 heures.
Après 36 heures, on arrête la lyophilisation et on pèse les agglomérats. Ils sont remis
alors à lyophiliser pendant 12 heures, puis ils sont repesés. Nous considérons que la
lyophilisation est terminée si la variation de masse entre 36 heures et 48 heures n'excède
pas 0,5 g pour 100 g de matière engagée. Les agglomérats sont alors conditionnés sous
argon et conservés à température ambiante.
Troisième exemple : agglomérats ayant 90% ZnO Nyacol + 10% ZnO Evonik,
en masse.
On ajoute 0,92 g de PVA (Fluka : 4-88) à 25 g d'eau Dl. Le mélange est agité à
température ambiante jusqu'à dissolution totale du PVA. La solution de PVA est ajoutée à
température ambiante à un mélange de 33,3 g du sol aqueux de ZnO Nyacol dialysé
préparé à l'étape précédente ( 17% massique en ZnO) et 4,34 g du sol aqueux de ZnO
Evonik dialysé préparé à l'étape précédente (14,5% massique en ZnO). Le milieu
réactionnel est blanc laiteux, très homogène, sans formation de précipité. Le milieu
réactionnel est alors ajouté goutte-à-goutte dans de l'azote liquide (DEWAR 5 I), le
diamètre des gouttes est d'environ 5 mm. Les agglomérats obtenus après trempe dans
l'azote liquide sont alors filtrés sur un Buchner en plastique. Ils sont pesés et mis à
lyophiliser pendant 48 heures. La lyophilisation dure en général 48 heures. Après 36
heures, on arrête la lyophilisation et on pèse les agglomérats. Ils sont remis alors à
lyophiliser pendant 12 heures, puis ils sont repesés. Nous considérons que la
lyophilisation est terminée si la variation de masse entre 36 heures et 48 heures n'excède
pas 0,5 g pour 100 g de matière engagée. Les agglomérats sont alors conditionnés sous
argon et conservés à température ambiante.

REVENDICATIONS
1. Réacteur nucléaire comprenant :
- un coeur ayant des assemblages de combustible nucléaire ;
- un circuit (20) de refroidissement du coeur dans lequel circule un fluide de
refroidissement;
- un dispositif (50) prévu pour l'injection de nanoparticules dans le fluide de
refroidissement;
caractérisé en ce que les nanoparticules comprennent des premières
nanoparticules (82) d'un premier type ayant un premier facteur de forme inférieur à deux,
et des secondes nanoparticules (84) d'un second type différent du premier type ayant un
second facteur de forme supérieur à deux, les nanoparticules comprenant entre 10% et
90% en poids des premières nanoparticules (82) et entre 90% et 10% en poids des
secondes nanoparticules (84).
2. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (50) prévu
pour l'injection de nanoparticules comprend un stockage (52) desdites nanoparticules
sous forme solide, et un organe (54) d'injection des nanoparticules sous forme solide à
partir du stockage (52) directement dans le liquide de refroidissement.
3. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les nanoparticules, avant injection, sont sous la forme d'agglomérats (80),
chaque agglomérat (80) comportant des premières nanoparticules (82) et des secondes
nanoparticules (84).
4. Réacteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les agglomérats (80)
présentent majoritairement des tailles comprises entre 150 nm et 400 nm.
5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce
que les agglomérats (80) présentent une forme générale en zig-zag.
6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les premières nanoparticules (82) ont un facteur de forme compris entre 1 et
1,5.
7. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les premières nanoparticules (82) sont en un oxyde minéral, typiquement choisi
parmi Al20 3, ZnO, Ce0 2 ou Fe20 3.
8. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les secondes nanoparticules (84) ont un facteur de forme compris entre 2 et 5.
9. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les secondes nanoparticules (84) sont en un oxyde minéral, typiquement choisi
parmi Al20 3, ZnO, Ce0 2 ou Fe20 3.
10. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que les nanoparticules présentent majoritairement des tailles comprises entre 50
nm et 250 nm, avant agglomération.