Comptes Rendus
Jules Horowitz Reactor: a high performance material testing reactor
Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 3-4, pp. 445-456.

The physical modelling of materials' behaviour under severe conditions is an indispensable element for developing future fission and fusion systems: screening, design, optimisation, processing, licensing, and lifetime assessment of a new generation of structure materials and fuels, which will withstand high fast neutron flux at high in-service temperatures with the production of elements like helium and hydrogen.

JANNUS and other analytical experimental tools are developed for this objective. However, a purely analytical approach is not sufficient: there is a need for flexible experiments integrating higher scales and coupled phenomena and offering high quality measurements; these experiments are performed in material testing reactors (MTR). Moreover, complementary representative experiments are usually performed in prototypes or dedicated facilities such as IFMIF for fusion. Only such a consistent set of tools operating on a wide range of scales, can provide an actual prediction capability. A program such as the development of silicon carbide composites (600–1200 °C) illustrates this multiscale strategy.

Facing the long term needs of experimental irradiations and the ageing of present MTRs, it was thought necessary to implement a new generation high performance MTR in Europe for supporting existing and future nuclear reactors. The Jules Horowitz Reactor (JHR) project copes with this context. It is funded by an international consortium and will start operation in 2014. JHR will provide improved performances such as high neutron flux (1015 n/cm2/s above 0.1 MeV) in representative environments (coolant, pressure, temperature) with online monitoring of experimental parameters (including stress and strain control). Experimental devices designing, such as high dpa and small thermal gradients experiments, is now a key objective requiring a broad collaboration to put together present scientific state of art, end-users requirements and advanced instrumentation.

La modélisation physique du comportement des matériaux en environnement sévère est une contribution indispensable au développement des systèmes innovants, qu'ils soient basés sur la fission ou la fusion : identification, conception, optimisation, fabrication, approbation, évaluation de la durée de vie d'une nouvelle génération de matériaux de structure et de combustibles qui seront capables de fonctionner sous haut flux de neutrons rapides et à haute températures avec la production d'éléments tels que l'hélium et l'hydrogène.

Des outils analytiques tels que JANNUS sont développés dans ce but. Toutefois une approche purement analytique ne suffit pas : il faut également pouvoir réaliser des expérimentations dans un environnement représentatif, où les phénomènes sont effectivement couplés, avec une instrumentation permettant des mesures de haute qualité. Ces expériences sont conduites dans des réacteurs de recherche (Material Testing Reactors, MTR). De plus, des expériences complémentaires sont généralement conduites sur des prototypes ou des installations spécifiques comme IFMIF pour la fusion. Un réel pouvoir prédictif de la modélisation ne peut être atteint qu'en s'appuyant sur un tel ensemble cohérent d'outils, couvrant une large gamme d'échelles d'observation. Cette stratégie est exposée sur le cas du développement des matériaux composites à base de carbure de silicium.

En raison du vieillissement des MTR actuellement en fonctionnement, il était nécessaire de mettre en place une nouvelle génération de réacteurs expérimentaux en Europe pour faire face aux besoins en irradiations expérimentales. C'est dans ce contexte qu'est développé le réacteur Jules Horowitz (JHR). Celui-ci est financé par un consortium international et entrera en opération en 2014. JHR offrira à la communauté des performances accrues telles qu'un flux de neutrons élevé (1015 n/cm2/s au dessus de 0.1 MeV) dans divers environnements (fluide de refroidissement, pression, température), avec un contrôle en ligne des paramètres expérimentaux (y compris les contraintes mécaniques). La conception des systèmes expérimentaux est maintenant un objectif clé nécessitant une large collaboration rassemblant la communauté scientifique, les utilisateurs finaux, et les experts en instrumentation.

Published online:
DOI: 10.1016/j.crhy.2007.11.003
Keywords: Jules Horowitz Reactor, Material testing
Mot clés : Réacteur Jules-Horowitz, Essai des matériaux

Daniel Iracane 1; Pascal Chaix 1; Ana Alamo 1

1 Commissariat à l'énergie atomique, DEN/DSOE, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette cedex, France
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Daniel Iracane; Pascal Chaix; Ana Alamo. Jules Horowitz Reactor: a high performance material testing reactor. Comptes Rendus. Physique, Volume 9 (2008) no. 3-4, pp. 445-456. doi : 10.1016/j.crhy.2007.11.003. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2007.11.003/

[1] J.L. Boutard; A. Alamo; R. Lindau; M. Rieth Fissile core and T-breeding blanket: the structural materials and their requirements, C. R. Physique, Volume 9 (2008) no. 3–4, pp. 287-302

[2] FEUNMARR, Future European Union Needs in Material Research Reactors, 5th FP thematic network, November 2001 – October 2002

[3] C. Vitanza, D. Iracane, D. Parrat, Future needs for materials test reactors in Europe (FEUNMARR Findings), in: 7th International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management, ENS, RRFM 2003

[4] D. Iracane, The Jules Horowitz Reactor, a new Material Testing Reactor in Europe, in: Proc. TRTR-2005/IGORR-10 Joint Meeting, Gaithersburg, September 2005

[5] F. Carre, Fast reactors R&D strategy in France for a sustainable energy supply and reduction of environmental burdens, JAIF International Symposium – Tokyo, March 24, 2005

[6] J.P. Dupuy, G. Ithurralde, G. Perotto, C. Leydier, X. Bravo, Jules Horowitz Reactor: General layout, main design options resulting from safety options, technical performances and operating constraints, IGORR 10, Gaithersburg, September 2005

[7] C. Pascal, Y. Demoisy, S. Gaillot, X. Bravo, F. Javier, Jules Horowitz Reactor: experimental capabilities, IGORR 10, Gaithersburg, September 2005

[8] M. Boyard, J.M. Cherel, C. Pascal, B. Guigon, The Jules Horowitz Reactor core and cooling system design, IGORR 10, Gaithersburg, September 2005

[9] J.L. Snelgrove, P. Lemoine, L. Alvarez, N. Arkhangelsky, High density UMo fuels last results and reoriented qualification programs, in: 9th International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management, ENS, RRFM 2005

[10] D. Iracane, D. Parrat, J. Dekeyser, H. Bergmans, K. Bakker, S. Tahtinen, J. Kysela, C. Pascal, A. Jianu, D. Moulin, M. Auclair, L. Fournier, S. Carassou, S. Gaillot, The JHR Co-ordination Action (JHR-CA), an European collaboration for designing up-to-date irradiation devices for materials and fuels in MTRs, FISA2006, Luxembourg, March 2006

[11] D. Iracane, D. Parrat, Irradiation of fuels and materials in the JHR, The 6th European JHR Co-ordination Action (JHR-CA), in: 9th International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management, ENS, RRFM 2005

[12] G. Panichi, F. Julien, D. Parrat, D. Moulin, B. Pouchin, L. Buffe, N. Schmidt, L. Roux, Developing irradiation devices for fuel experiments in the Jules Horowitz Reactor, IGORR 10, Gaithersburg, September 2005

[13] S. Carassou, G. Panichi, F. Julien, P. Yvon, M. Auclair, S. Tahtinen, P. Moilanen, S. Maire, L. Roux, Experimental material irradiation on the Jules Horowitz Reactor, IGORR 10, Gaithersburg, September 2005

[14] J.F. Villard, Innovative in-pile instrumentation developments for irradiation experiments in MTRs, IGORR 10, Gaithersburg, September 2005

Cited by Sources:

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