Modélisation par calcul de structure électronique de l'influence de l'américium dans les combustibles nucléaires oxides

Abstract

L’oxyde mixte d’uranium-plutonium (MOX) avec une teneur en plutonium d’environ 25% est le combustible de référence des futurs réacteurs nucléaires Français de Génération IV. Ce combustible nucléaire sera fabriqué à partir du combustible usé provenant des réacteurs à eau pressurisée (REP), et par conséquent, contiendra de l’américium en faible pourcentage. Ainsi, une meilleure mise en évidence des effets induits par la présence de l’américium sur les propriétés de l’oxyde mixte d’uranium-plutonium est donc nécessaire pour maîtriser les conséquences de la présence de cet élément sur la sûreté et la performance des combustibles. Cette étude consiste à déterminer l’influence d’une faible teneur en américium sur les propriétés structurales, électroniques, élastiques, énergetiques en température finie et de défauts ponctuels des oxydes mixtes (U,Pu)O2 par calculs de structure électronique, à l’aide de la méthode DFT+U.Uranium-plutonium mixed oxide (MOX) with a plutonium content of about 25% is the reference fuel for the Generation IV nuclear reactors in France. This nuclear fuel will be fabricated from spent fuel coming out of pressurized water reactors (PWR) currently in operation in France and, as a consequence, will contain a few percent of americium. A better evidence of the effects induced by the presence of americium on the uranium-plutonium mixed oxide properties is thus necessary to monitor the consequences of the presence of this element on the safety and the performance of the nuclear fuels. This study consists in determining the influence of a low americium content on structural, electronic, elastic, energetic, finite temperature and point defects properties of (U,Pu)O2 mixed oxides by appropriate electronic structure calculations i.e. using DFT+U