Dans le concept HEXANA, contrairement aux réacteurs historiques, le sodium et l’eau sont séparés dès la conception par un circuit intermédiaire à base de sels de nitrate fondus. L’ajout de ce circuit est un choix technologique assumé apportant plusieurs services au client final, comme la flexibilité, tout en réduisant les risques liés à la chimie du sodium.
Pour comprendre pourquoi l’utilisation d’un sel de nitrate fondu présente des gains en termes de sûreté, intéressons-nous à la chimie du sodium…Le sodium est un métal alcalin avec un fort pouvoir réducteur ; il réagit donc facilement avec son environnement. Sa réaction avec d’une part l’eau (H₂O) et d’autre part le sel de nitrate (ici assimilé au nitrate de sodium NaNO₃) est décrite par les deux réactions :10 Na + 10 H₂O = 10 NaOH + 5 H₂10 Na + 2 NaNO₃ = 6 Na₂O + N₂La réaction entre le sodium et le sel est ainsi plus facile à gérer que celle avec l’eau grâce à trois phénomènes :1. Le sel de nitrate ne contient pas d’hydrogène labile : la réaction forme du diazote (N₂), un gaz neutre commun et facilement maîtrisable en situation accidentelle et non un gaz inflammable et explosif comme le dihydrogène (H₂).2. La réaction produit moins de gaz : à quantité de sodium égale, cinq fois moins de gaz est dégagé.3. Le sel permet aussi d’exploiter le circuit intermédiaire à une faible pression (env. 5 bar) contre 140 bar pour le circuit eau-vapeur, ce qui réduit fortement le risque d’érosion corrosion localisée (aussi appelé wastage, qui provoquait en cas de fuite, l’attaque des pièces voisines et pouvait aggraver l’accident).
Les études menées avec l’INSA Rouen Normandie (CERTI/SPEA), Laborelec & CRM Group et le CEA IRESNE ont permis de déterminer certaines caractéristiques fondamentales de la réaction sodium sel sur un panel de sels.
L’étude thermodynamique (image 3) a conclu que la réaction sodium sel avait une enthalpie réactionnelle plus négative que la réaction sodium eau. Ce résultat prédit que la réaction sodium sel devrait être rapide.
Les études expérimentales ont confirmé le caractère quasi instantané de la réaction et ont aussi révélé que la réaction n’intervient qu’une fois les deux composants à l’état liquide (image 4). Il existe donc une température minimale, généralement la température de fusion du sel, à partir de laquelle la réaction intervient. Enfin, les analyses ont confirmé la nature exclusive du dégagement de diazote N₂ (image 5), ce qui permettra de détecter les fuites éventuelles dans l’échangeur sodium-sel, même les plus faibles n’impliquant que quelques milligrammes de sel.
Ces résultats confirment la réduction des risques liés au choix d’un circuit intermédiaire à base de sels de nitrate fondus et permettent de consolider la conception de l’échangeur sodium sel et de l’instrumentation qui lui est associée pour la prévention et la mitigation des accidents.
