Étude de la combustion d’une nappe de sodium analyse de la composition des mélanges NA

Pour bien administrer et réglementer les problèmes en matière de sûreté des réacteurs à neutrons rapides, il est nécessaire de mieux comprendre certains aspects encore mal définis de la combustion d’un feu de sodium en nappe. L’un de ces aspects, l’évolution au cours du temps du système oxygène-sodium-oxydes, autrement dit la nature et le taux des produits formés à chaque instant de la réaction, a pu être étudié grâce à la mise au point d’une méthode d’analyse des résidus de la combustion (hydrolyse simultanée du sodium imbrûlé, des oxydes Na2O et Na2O2). A l’aide de cette méthode il a ainsi été possible de suivre l’évolution d’un feu de sodium en nappe se manifestant par la présence d’une flamme jaune en fonction des différentes conditions initiales imposées (température de la nappe variant de 365°C à 620°C, taux initial d’oxygène dans le mélange comburant O2 + N2 égal à 10, 15 et 20%, débit du gaz comburant 10 l/min).L’analyse de la composition du mélange de Na2O, Na2O2 et Na imbrûlé dans la croûte et du peroxyde dans les aérosols au cours du temps a permis de distinguer trois étapes successives. La première de combustion vive caractérisée par la présence d’une flamme répartie au-dessus de toute la surface correspond à la formation du monoxyde seul au niveau de la croûte et du peroxyde dans les aérosols. La seconde étape dite de combustion résiduelle car la combustion ne concerne plus que certaines zones qui tendent à diminuer jusqu’à disparaître à la fin de cette période. La juxtaposition des zones enflammées et éteintes peut alors expliquer la mise en évidence du peroxyde de sodium issu de l’oxydation du monoxyde dans ces zones de plus basses températures. Dans la troisième étape dite d’oxydation finale, la flamme a disparu complètement. Seul persiste le phénomène d’oxydation de surface de Na2O en Na2O2 au niveau de la croûte. Dans tous les cas étudiés, l’effet d’étouffement provoqué par la couche d’oxydes conduit à une combustion incomplète, car la présence de sodium imbrûlé au sein de la croûte résiduelle en fin de réaction est toujours constatée