Stresstest des réacteur : une nouvelle ère pour les petits réacteurs modulaires
À la mi-avril 2023, l’Allemagne a mis hors service ses trois derniers réacteurs nucléaires, marquant ainsi un tournant majeur dans l’utilisation de l’énergie nucléaire pour la production d’électricité. Cependant, la recherche sur la sécurité des réacteurs continue de prospérer, notamment au sein du Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Des petits réacteurs modulaires au cœur des recherches
Les chercheurs se concentrent sur les Small Modular Reactors (SMRs), considérés par certains constructeurs comme l’avenir de l’énergie nucléaire. Bien que de nombreux concepts soient encore théoriques, les équipes de recherche s’efforcent de comprendre leur comportement lors de scénarios de défaillance.
Un coût technique important pour des résultats fiables
Pour simuler les conditions internes d’un réacteur, des installations complexes sont nécessaires. Sur le site du KIT, la COSMOS-H est équipée de chaudières et de réservoirs répartis sur plusieurs étages.
Au milieu de cette installation se trouve un petit réservoir rempli d’eau, contenant des tiges métalliques représentant des éléments de combustible nucléaire, généralement chargés en uranium.
Tests de résistance à la chaleur en laboratoire
Dans ces laboratoires, de plus petites tiges sont testées en les chauffant à des températures extrêmes. Ces expériences, appelées “soudage à bulle”, permettent d’analyser le comportement des matériaux lorsque des bulles de vapeur se forment autour des tiges, compromettant ainsi leur capacité à dissiper la chaleur.
Scénarios de défaillance : simuler une catastrophe
Les chercheurs utilisent des caméras haute vitesse pour observer la formation de bulles. Lorsque ces bulles évoluent en un film de vapeur, la dissipation de la chaleur devient un problème. Dans un réacteur nucléaire, cela pourrait entraîner des dégâts considérables. Les chercheurs testent de nouveaux matériaux et conceptions pour améliorer la sécurité des SMRs.
Tests à haute température : simulateurs de catastrophes
Les expériences impliquent le chauffage simultané d’une série de tiges à plus de 2000 degrés Celsius, une température qu’un réacteur pourrait atteindre lors d’une défaillance du système de refroidissement. Dans ces cas, l’hydrogène peut se former et devenir potentiellement explosif.
Hydrogène : un risque explosif bien connu
Des alliages de zirconium utilisés dans les gaines de combustible peuvent engendrer la formation d’hydrogène sous des températures extrêmes, un phénomène qui a mené à l’explosion de bâtiments à Fukushima. Les tests visent à mesurer la quantité d’hydrogène produite : moins il y en a, mieux c’est.
Prévenir les accidents d’envergure : l’apprentissage des échecs passés
Les chercheurs s’efforcent d’éviter des accidents similaires à ceux de Tchernobyl et Fukushima, où l’emballement thermique a causé des fusions de cœurs. Grâce à ces laboratoires, on espère déterminer si les petits réacteurs offrent une sécurité supérieure à celle des grands réacteurs en service aujourd’hui, bien avant leur possible mise en production.