Fusion magnétique : les matériaux de structure

Définition des matériaux de structure ŕ activation réduite
Activités de l'Association EURATOM-CEA

Définition des matériaux de structure ŕ activation réduite

La viabilité de la fusion comme future source d’énergie sera en partie déterminée par des facteurs liés ŕ la sűreté et ŕ l’environnement. La fusion possčde des avantages intrinsčques comme l’impossibilité d’emballement de la réaction et l’absence de déchets radioactifs ŕ vie longue liés ŕ la combustion. Ces arguments doivent ętre confortés par une gestion appropriée des matériaux activés. La fusion peut tirer ici avantage de sa relative jeunesse de développement pour intégrer le plus tôt possible dans la conception les solutions qui sont proposées par l’utilisation de matériaux de structure dits ŕ basse activation. Ces matériaux présentent l'avantage de présenter une décroissance rapide de leur activation. Schématiquement, on retiendra qu'un matériau basse activation doit pouvoir ętre manipulé sans précaution complexe aprčs une période de 100 ans. Outre des propriétés de basse activation, les matériaux retenus doivent bien évidemment avoir les propriétés thermomécaniques adéquates ŕ une utilisation en tant que matériaux de structure de composants internes.

Les deux grandes démarches de conception de ce type de matériaux vont consister :

ŕ remplacer dans les aciers existants ŕ ce jour les éléments pénalisants d'un point de vue activation (le nickel, le molybdčne par exemple) par d'autres plus intéressants mais compatibles d'un point de vue métallurgique (mangančse, tungstčne par exemple). La difficulté principale consiste ŕ définir un alliage qui ne soit pas soumis aux effets de gonflement sous irradiation ni ŕ une dégradation des propriétés thermomécaniques. On bénéficie des excellents résultats obtenus sur les structures des assemblages combustibles des réacteurs ŕ neutrons rapides. Il s'agit principalement pour l'heure d'optimiser la composition pour privilégier les éléments constitutifs ŕ faible activation tout en préservant les qualités sous irradiation. C'est la voie de recherche privilégiée ŕ ce jour par l'Union Européenne qui développe un acier martensitique basse activation nommé EUROFER.
ŕ ne pas utiliser des aciers mais d’autres familles de matériaux comme les alliages vanadium ou les composites en carbure de silicium qui présentent des propriétés de désactivation rapide tout en cumulant certains avantages au niveau des propriétés thermiques (matériaux réfractaires). La base de connaissance sur ces matériaux est moins importante ŕ cause de leur utilisation relativement récente. L'Europe mčne sur ce sujet des études exploratoires.

Activités de l'Association EURATOM-CEA

L'Association participe activement au programme européen de développement de l'acier martensitique ŕ basse activation européen EUROFER ainsi qu'aux études consacrées aux composites en carbure de silicium. On citera quelques thčmes de recherches menées par l'Association :