La fabrication additive : nouvelle donne pour l’assemblage de combustible ?

Dans la centrale nucléaire de Forsmark, en Suède, Framatome vient d’achever l’introduction du premier composant d’assemblage de combustible en acier inoxydable imprimé par fabrication additive. Une technologie qui permet d’optimiser la fabrication mais aussi d’accéder à des géométries plus complexes.

Framatome s’est engagée dans le développement de la fabrication additive des composants d’assemblages combustibles dès 2015 dans son  laboratoire d’Erlangen en Allemagne, puis dans le cadre d’un projet de recherche et de développement international. Mené en étroite collaboration avec ses clients à travers le monde, ce procédé mobilise, chez Framatome, des équipes d’ingénieurs et de techniciens experts du combustible en  France, aux États-Unis et en Allemagne. Il donne également lieu à des projets collaboratifs avec des laboratoires et des industriels faisant référence  dans le domaine, tel le projet européen Nucobam ou bien le projet Arcane dans le cadre du plan France Relance.

Fabrication additive

La fabrication additive a d’abord été utilisée pour la réalisation à l’identique de différents composants intégrés dans les principales lignes de produits  combustibles des réacteurs REP et REB : elle apporte notamment une réduction drastique du nombre d’étapes de fabrication nécessaires pour les composants de géométries complexes et ainsi une simplification de la supply chain.

Ce procédé innovant ouvre également le champ des possibilités  car il permet la conception de nouveaux composants à géométries jusqu’alors inaccessibles avec les procédés de fabrication traditionnels, apportant ainsi une amélioration significative de la performancede ces composants. Par exemple, pour l’embout inférieur de l’assemblage, une nouvelle génération de filtres anti-débris est désormais produite, alliant à la fois une capture des débris et des performances thermo hydrauliques optimisées.

La fabrication additive permet d’accélérer le développement des nouveaux produits par la mise à disposition de prototypes représentatifs, de réduire considérablement le nombre d’étapes de fabrication, et enfin d’optimiser les performances.

Qualification de composants de démonstration en cours

Le programme de développement de la fabrication additive s’est tout d’abord focalisé sur les composants de l’assemblage combustible en acier inoxydable et en alliage base nickel, qui sont également largement étudiés dans d’autres industries, comme l’industrie aéronautique.

À l’issue d’une première étape de sélection des poudres et de mise au point des paramètres de fabrication, les tests de caractérisation des propriétés des composants de résistance mécanique, de perte de charge ou de corrosion dans un environnement représentatif ont permis de confirmer la  faisabilité de l’introduction pour de premières irradiations en réacteurs de puissance.