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Matériaux dans le nucléaire : Li

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Bonjour à tous !

Un an et demi plus tard, je me remets à l’exploration des éléments et de leur utilisation dans le domaine du nucléaire. Aujourd’hui, le troisième, j’ai nommé le lithium. Vous pouvez aller voir les billets sur l'hydrogène et l'hélium, si vous le souhaitez.

Changer le comportement de l'eau

Dans la majorité des réacteurs nucléaires, on utilise de l’eau pour refroidir le combustible et emmener l’énergie produite loin du coeur, où elle sera convertie en électricité. Dans certains de ces réacteurs, on met du bore dans l’eau, parce que le bore absorbe facilement les neutrons, et ça nous aide pour contrôler tout ça. L’ennui, c’est que ça crée de l’acide borique, qui va avoir tendence à réagir avec un peu tout ce qu’il y a autour. Du coup, pour garder un pH neutre, on ajoute du lithium. En quantité minuscule, on parle d’environ 2ppm (parts par million, soit 0.0002%). Mais c’est assez pour créer de l’hydroxide de lithium, et tout résoudre !

La fusion

Vous le savez peut-être, la majorité des réactions de fusion considérées pour la production d’énergie fait appel à du tritium. Le problème, c’est que la durée de vie du tritium est de juste un peu plus de 12 ans. Du coup, et bien on n’en a pas des masses…

Cest là qu’intervient le lithium. En le bombardant de neutron, on va créer du tritium et de l’hélium (qui n’est pas présent en quantité gigantesque non-plus, c’est tout bénéfice).

Réactions entre un neutron et un noyau de lithium.png
Réactions entre un neutron et un noyau de lithium.png

Bien sûr, ça veut dire qu’il faut faire très attention à ses neutrons (produits lors de la fusion), puisque l’un d’entre-eux sera utilisé pour préparer le combustible. C’est aussi le cas pour les réacteurs "au thorium" (qui convertisse du thorium en uranium 233, qui est ensuite fissionné), ou à l’uranium 238 (qui vont produire du plutonium 239), et ce n’est pas un problème insurmontable.

Réacteurs à sels fondus

Dans un réacteur à sel fondu, le combustible est directement présent dans un sel fondu (quelle puissance, cette phrase). Le sel a pour fonction de refroidir le combustible, et de se solidifier en emprisonnant le combustible si un problème apparaissait. Ce qui veut dire que la première étape, c’est de trouver un sel qui va avoir toutes les bonnes caractéristiques : on parle ici de la température de fusion, sa capacité thermique, son coefficient de dilatation thermique, sa section efficace de capture neutronique, etc.

Et bien LiF et FLiBe cochent plus ou moins toutes les cases. Avec toutefois l’avantage de la partie précédente qui se retourne contre nous ici : la production de tritium, qu’il faut gérer, puisque cet élément pourrait dégrader les matériaux de structure. Il faut donc enrichir en Li-7, qui présentera un moindre problème, et il y a ensuite d’autres manières de faire.


Comme pour les autres billets, j’insiste sur le fait que la liste n’est pas complète ! Je donne seulement quelques exemples, sans entrer dans les détails trop en profondeur. Si vous voulez plus d’explications sur quelque chose, n’hésitez pas à me le dire en commentaire.

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