Plus de 50 ans d’expérience dans les équipements thermiques
La filière nucléaire mobilise la recherche et l’industrie pour développer et fabriquer les combustibles et leurs gaines, mais aussi pour concevoir les technologies des réacteurs du parc actuel et les futurs programmes nucléaires — EPR2, SMR et réacteurs innovants. Elle étudie également le comportement des matériaux qui composent les cuves, les circuits et les structures internes, en conditions normales de fonctionnement, sous irradiation ou lors de situations accidentelles, notamment en cas d’accident de perte de réfrigérant primaire (APRP). À ces activités s’ajoutent les réacteurs de recherche et les installations dédiées à la défense, à la production de radioéléments médicaux ainsi qu’à l’irradiation et à la qualification de combustibles, de matériaux et de composants. Enfin, la filière couvre le traitement et le recyclage des matières nucléaires, la gestion et le conditionnement des déchets radioactifs, jusqu’à l’assainissement et au démantèlement des installations.
Dans plusieurs de ces domaines, les procédés thermiques interviennent dans l’élaboration et la transformation des matières, les traitements thermiques, la caractérisation à haute température sur des matériaux irradiés et non irradiés ainsi que dans certains procédés de traitement, de recyclage et de valorisation des déchets radioactifs. Leur mise en œuvre nécessite des fours adaptés aux températures, aux atmosphères, à l’environnement de travail, à la nature des matières traitées et aux contraintes d’intégration propres aux installations nucléaires.
Depuis plus de 50 ans, AET Group accompagne les grands acteurs du nucléaire civil et militaire dans leurs projets de recherche, d’essais, de développement technologique et de production. Cette expérience repose sur une culture de la sûreté ancrée dans nos équipes et sur notre capacité à concevoir des équipements adaptés aux environnements les plus contraints. Nos processus internes intègrent les exigences techniques, documentaires et organisationnelles propres aux projets nucléaires :
Notre expertise rayonne également à l’international, avec des interventions déjà réalisées au Royaume-Uni, en Allemagne, en Italie, aux États-Unis, etc. Pour chaque projet, nos équipes s’adaptent aux exigences réglementaires locales tout en maintenant le même niveau d’exigence en matière de qualité et de sûreté.
Au cœur du réacteur, les réactions de fission qui se produisent dans le combustible dégagent la chaleur utilisée pour produire de l’énergie. Sa conception influence directement les performances et la sûreté du réacteur, ainsi que l’utilisation des ressources et la gestion des matières issues du cycle nucléaire. Les programmes de recherche visent notamment à améliorer sa robustesse, à prolonger son temps de séjour en réacteur et à accroître l’énergie qu’il peut fournir, tout en préservant l’intégrité de la gaine, première barrière de confinement des matières radioactives.
Ces développements répondent à des besoins différents selon les applications : maintenir et optimiser les combustibles du parc de REP, préparer les besoins des EPR2 et des différents concepts de SMR, soutenir les réacteurs expérimentaux ou de propulsion et développer des combustibles adaptés aux réacteurs innovants. Le recyclage des matières constitue également un enjeu stratégique : l’utilisation du combustible MOX permet de valoriser une partie du plutonium issu des combustibles usés et contribue, en France, à économiser environ 10 % d’uranium naturel. À plus long terme, les recherches sur les réacteurs à neutrons rapides visent à mieux utiliser les ressources en uranium et à développer davantage le recyclage des matières nucléaires.
Ces programmes génèrent de nouveaux besoins pour l’élaboration, la transformation et le traitement des combustibles et des matières nucléaires. Selon les applications, le frittage, la calcination, le séchage, la fusion, la distillation, la pyrolyse et les traitements thermiques nécessitent des équipements adaptés aux propriétés des matières manipulées, aux volumes traités et aux contraintes propres à chaque installation.
Depuis plus de 50 ans, AET Technologies accompagne les acteurs du nucléaire civil et militaire sur des opérations situées en amont et en aval du cycle du combustible. Notre expertise en fours standards et sur mesure contribue à sécuriser les procédés et à maintenir la maîtrise industrielle d’équipements stratégiques pour les programmes nucléaires actuels et futurs.
De l’équipement de laboratoire à l’installation de production, AET Technologies conçoit des fours standards et sur mesure pour les applications liées aux combustibles nucléaires. Nos certifications et notre maîtrise des exigences propres à la filière nucléaire nous permettent de répondre aux spécifications de chaque projet.
(1) Four de frittage combustible nucléaire boîte à gants (BàG)
(2) Four de frittage combustible nucléaire
(3) Four de séchage et de cuisson de poudre d’UO2
(4) Four tubulaire universel multi-process horizontal option analyse des gaz d’échappement
(5) Four d’élaboration de combustible nucléaire en cellule blindée 1800 °C
La caractérisation mécanique à chaud permet de mesurer l’évolution de la résistance, de la déformation et de l’endommagement des matériaux sous l’effet de la température, des sollicitations mécaniques, de l’irradiation et de l’environnement. Réalisés sur des matériaux irradiés (« en chaud ») ou non irradiés (« en froid »), les essais de traction, de fluage, de fatigue, de flexion et de compression produisent les données nécessaires à l’établissement des lois de comportement, aux calculs de dimensionnement et à la constitution des dossiers de qualification et de sûreté.
Les essais réalisés sur des matériaux non irradiés permettent d’établir un état de référence, de développer de nouveaux matériaux ou de nouveaux procédés de fabrication et de préparer les protocoles expérimentaux. La comparaison avec les résultats obtenus après irradiation permet ensuite d’évaluer l’évolution des propriétés mécaniques sous l’effet de l’irradiation et du vieillissement. Selon leur activité radiologique et le risque de contamination, les matériaux irradiés peuvent nécessiter des équipements conçus pour être exploités à distance dans des cellules blindées ou au sein d’autres enceintes de confinement adaptées.
Dans le cadre du nucléaire, les essais mécaniques à haute température peuvent concerner les matériaux des gaines de combustible, de la cuve, des structures internes et de certains composants du circuit primaire et secondaire. Ils contribuent à qualifier les matériaux et les composants, à évaluer leur vieillissement, à justifier la prolongation de la durée de fonctionnement des installations et à vérifier leur comportement dans des conditions normales, incidentelles, accidentelles ou d’entreposage. Ils accompagnent également le développement des matériaux destinés aux réacteurs futurs, soumis à de nouvelles conditions de température, d’irradiation et de fonctionnement.
(1) Machine de fluage TCN 1100 °C ou 1500 °C, 20 à 50 kN
(2) Banc d’essais pour fluage et fatigue en cyclage sous haute pression (800 bar) et haute température
(3) Four ouvrant universel 1300 °C pour essais mécaniques ou autres applications (option : ouverture à chaud)
(4) Fours 1200 °C et 1800 °C pour essai de compression
(5) Four 1260 °C ouvrant monozone/multizone à lampes pour essais de traction, fatigue
(6) Four 1500 °C tubulaire ouvrant mors chauds pour essais de traction, fatigue
AET Technologies fait partie du cercle très restreint des industriels capables de produire des équipements d’essais mécaniques destinés à la caractérisation des matériaux irradiés en cellule blindée. Leur conception doit répondre aux contraintes propres à ces environnements : espace d’intégration limité, bras manipulateur, maîtrise de la contamination, réduction des interventions de maintenance et compatibilité avec les dispositifs déjà installés dans la cellule.
En complément des équipements neufs, nous avons déjà mené plusieurs projets de rétrofit en cellule blindée : remise en état des systèmes thermiques et de contrôle-commande de machines d’essais mécaniques, ainsi que modernisation des systèmes de contrôle de moutons pendules. Ces opérations ont permis d’améliorer le pilotage et l’acquisition des données, de prolonger la durée d’utilisation des équipements et de limiter les opérations lourdes en environnement contraint. Elles ont ainsi évité à nos clients l’investissement conséquent que représenterait le remplacement complet de leurs installations.
(1) Four 1100 °C tubulaire monozone / multizone type ADAMEL en cellule blindée
(2) Four de fluage 1300 °C type ADAMEL en cellule blindée
(3) Four ouvrant universel 1300 °C pour essais mécaniques en cellule blindée
(4) Fours 1200 °C et 1800 °C pour essai de compression en cellule blindée
Au-delà des essais mécaniques, la recherche et la production nucléaire mobilisent des équipements thermiques pour élaborer, transformer ou appliquer des cycles contrôlés à différents matériaux. Sur des matériaux non irradiés, ces travaux peuvent notamment concerner la fusion, les traitements thermiques ou le développement de procédés multiphysiques à haute température. AET Technologies conçoit des équipements adaptés aux objectifs expérimentaux, aux plages de température, aux atmosphères et aux conditions d’exploitation spécifiques à chaque projet.
(1) Four tubulaire universel multi-process horizontal option analyse des gaz d’échappement
(2) Four à lampes simulateur conditions APRP pour gaine de combustible nucléaire
(3) Four jusqu’à 1600 °C multi-process monochambre R&D et production nucléaire
(4) Banc d’essais haute température étude microstructure et propriétés mécaniques des matériaux métalliques
(5) Four de fusion 2000 °C nucléaire
Lorsque les matières manipulées nécessitent un confinement, le four doit être conçu pour s’intégrer pleinement dans une boîte à gants. Sa conception prend alors en compte les dimensions et les interfaces de l’enceinte, la maîtrise des températures et des atmosphères, le raccordement aux utilités, la gestion des effluents lorsqu’elle est nécessaire ainsi que les opérations de chargement, de déchargement et de maintenance. Ces projets font généralement l’objet de développements sur mesure, adaptés à des procédés et à des installations très spécifiques.
(1) Four puits multizone + réacteur en BàG (disponible en version 1000 °C ou 1250 °C)
(2) Four puits multizone en BàG jusqu’à 1250 °C
(3) Simulateur 850 °C recuit rapide et traitement de surface en boîte à gants
(4) Four de laboratoire process oxydant monté en boîte à gants (BàG)
Pour les matériaux fortement irradiés, dont le niveau d’activité impose une protection biologique, les procédés thermiques doivent être réalisés à distance en cellule blindée. L’intégration de l’équipement doit alors concilier performances thermiques, compacité, télémanipulation, maîtrise de la contamination et limitation des interventions. AET Technologies développe ces solutions en tenant compte, dès la phase de conception, de l’environnement existant et des conditions futures d’exploitation.
(1) Four d’élaboration de combustible nucléaire en cellule blindée 1800 °C
(2) Four de fusion jusqu’à 2200 °C nucléarisé
Les activités nucléaires et le démantèlement produisent des déchets de natures, de niveaux d’activité et de durées de vie très différentes. Dès leur production, ils sont caractérisés, triés et orientés vers des filières adaptées de traitement, de conditionnement, d’entreposage et de stockage. En parallèle, la filière cherche à limiter leur production et à préserver les substances ou matériaux susceptibles d’être valorisés, tout en maîtrisant la contamination, les effluents et les déchets secondaires.
Selon leur nature, les déchets peuvent être soumis à différents traitements thermiques. Les déchets métalliques peuvent notamment être traités par fusion, tandis que les déchets organiques solides, comme les polymères et les élastomères, peuvent faire l’objet de procédés de pyrolyse ou d’incinération. Les effluents aqueux de faible activité peuvent être traités par évaporation afin de séparer les distillats des concentrats radioactifs, lesquels sont ensuite entreposés puis cimentés en vue de leur évacuation. Les déchets de haute activité issus du traitement des combustibles usés sont, quant à eux, incorporés dans une matrice de verre borosilicaté afin d’assurer leur confinement durable.
Dans le cycle du combustible, les recherches visent également à mieux séparer les matières valorisables des résidus destinés au stockage et à améliorer leur conditionnement. Les procédés de tri, de traitement, de recyclage et de vitrification progressent ainsi parallèlement aux programmes de démantèlement. L’objectif à long terme de la filière nucléaire est de limiter la production de déchets ultimes, de réduire leur volume et de les conditionner sous une forme durablement stable.
AET Technologies accompagne les grands acteurs de la filière dans le développement de procédés thermiques dédiés au tri, au traitement, au recyclage et à la valorisation des déchets radioactifs. Chaque équipement est conçu sur mesure à partir du procédé à mettre en œuvre, de la nature des déchets, des températures et atmosphères requises ainsi que des contraintes propres à l’installation nucléaire.
(1) Équipement de distillation des sels fondus
(2) Chambre de post-combustion 1200 °C
(3) Four puits 2000 °C, sous vide et atmosphère contrôlée
(4) Four à chambre pour l’étude des verres borosilicatés de vitrification