Un consortium d’universités britanniques s’est vu attribuer une importante subvention pour diriger un nouveau programme qui transformera le cycle de vie du graphite dans l’énergie nucléaire, un matériau essentiel pour le déploiement futur de l’énergie nucléaire.
Cette subvention rassemble des experts de renommée mondiale, sous la direction de l’université de Manchester, en collaboration avec les universités d’Oxford, de Plymouth et de Loughborough.
L’énergie nucléaire devrait jouer un rôle central dans les objectifs de zéro émission nette du Royaume-Uni, car elle n’émet pratiquement pas de dioxyde de carbone ni d’autres gaz à effet de serre, mais elle pose également des défis.
Le programme ENLIGHT (Enabling a Lifecycle Approach to Graphite for Advanced Modular Reactors), d’une durée de cinq ans, développera des technologies essentielles pour soutenir le déploiement de la technologie nucléaire de nouvelle génération et s’attaquera à deux des défis nucléaires les plus urgents du Royaume-Uni : garantir un approvisionnement durable et souverain en graphite nucléaire et trouver des solutions pour gérer le volume croissant de déchets de graphite irradié dans le pays.
Le projet bénéficie d’une subvention de 8,2 millions de livres sterling accordée par le Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques (EPSRC) de UK Research and Innovation, des établissements d’enseignement supérieur et d’environ 5 millions de livres sterling de contributions de partenaires industriels.
Ce programme de recherche, de collaboration et de développement des compétences vise à consolider la position du Royaume-Uni à la pointe de l’innovation nucléaire et en tant que leader mondial dans le domaine des technologies de réacteurs avancés et de l’innovation en matière d’énergie propre.
La professeure Abbie Jones, chercheuse principale et titulaire de la chaire de graphite nucléaire à l’université de Manchester, a déclaré : « Le graphite nucléaire joue un rôle essentiel dans la sécurité et l’efficacité des réacteurs avancés, mais le Royaume-Uni dépend actuellement de fournisseurs étrangers pour ce matériau. ENLIGHT jettera les bases pour rétablir la chaîne d’approvisionnement en graphite au Royaume-Uni tout en développant des solutions durables pour recycler et réutiliser le graphite irradié, transformant ainsi un flux de déchets croissant en une ressource précieuse. Ce programme permettra de réduire les déchets, de renforcer la sécurité énergétique et de soutenir les ambitions du pays en matière de zéro émission nette. »
Le graphite est un composant essentiel de nombreux réacteurs modulaires avancés (AMR) de nouvelle génération, notamment les réacteurs à haute température refroidis au gaz et divers modèles de réacteurs à sels fondus, technologies clés pour réaliser l’ambition du Royaume-Uni de fournir 24 GW d’énergie nucléaire supplémentaire d’ici 2050. Ce matériau représente environ un tiers des coûts de construction des réacteurs, mais malgré son importance, le Royaume-Uni dépend actuellement entièrement des importations pour répondre à la demande.
Alors que le parc actuel de réacteurs avancés refroidis au gaz approche de sa mise hors service en 2028 et que plus de 100 000 tonnes de graphite irradié sont déjà stockées, ENLIGHT sera le pionnier de nouvelles approches pour recycler les matériaux existants et produire un nouveau graphite durable et hautement performant, adapté aux futurs AMR.
Le Dr Greg Black, conseiller principal à l’Agence pour l’environnement, a ajouté : « L’Agence pour l’environnement se réjouit de participer en tant que partenaire au programme ENLIGHT. En tant qu’organisme de réglementation environnementale pour l’industrie nucléaire en Angleterre, nous considérons que les ambitions du programme ENLIGHT en matière de « graphite durable » correspondent à nos domaines d’intérêt en matière de réglementation et de RD&I. »
Le programme se concentrera sur trois axes de travail :
Graphite durable – Développer des processus de décontamination, de recyclage et de réutilisation du graphite irradié provenant du déploiement des ARM.
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Sélection et conception du graphite – Concevoir de nouveaux matériaux en graphite conçus pour résister aux conditions extrêmes des environnements AMR.
Performances du graphite – Comprendre comment ces nouveaux matériaux se comportent dans des conditions AMR inédites afin d’améliorer leur durée de vie.
Ces avancées pourraient permettre au Royaume-Uni d’économiser jusqu’à 2 milliards de livres sterling en coûts de gestion des déchets à l’avenir et offrent une voie pour renforcer la position unique du Royaume-Uni en tant que pôle mondial de recherche et d’innovation dans le domaine du graphite.
Le professeur James Marrow, professeur de matériaux énergétiques à l’université d’Oxford, dirigera le thème deux consacré à la sélection et à la conception du graphite. Il a indiqué : « Je suis ravi de diriger le thème deux (Sélection et conception du graphite – Concevoir de nouveaux matériaux en graphite conçus pour résister aux conditions extrêmes des environnements AMR) dans le cadre de ce projet majeur. Les matériaux contribueront à plusieurs lots de travaux dans l’ensemble de l’activité, et nous nous concentrerons dans un premier temps sur des études novatrices sur les dommages mécaniques afin de soutenir la conception et la qualification de nouveaux graphites nucléaires pour les réacteurs à fission avancés. »
À l’université de Loughborough, des chercheurs contribuent à la mise au point de modèles informatiques avancés afin d’étudier le comportement du graphite nucléaire dans des conditions extrêmes.
Le Dr Kenny Jolley, maître de conférences en modélisation des matériaux à l’université de Loughborough, a ajouté : « Cela nous aidera à prédire comment et quand ces composants critiques des réacteurs peuvent tomber en panne, ce qui nous guidera dans la conception de matériaux plus résistants et plus fiables pour les réacteurs de demain. Nos recherches soutiennent également la réutilisation et le recyclage du graphite existant, contribuant ainsi à rendre l’énergie nucléaire future à la fois plus sûre et plus durable. »
L’université de Plymouth apportera son expertise dans l’analyse des matériaux poreux, qui jouera un rôle essentiel dans l’évaluation des performances et de l’adéquation du graphite réutilisé.
Le Dr Katie Jones, maître de conférences en chimie environnementale et analytique à l’université de Plymouth, a précisé : « Ce projet ne concerne pas seulement la découverte scientifique ; il s’agit de mettre au point des solutions durables pour l’énergie nucléaire, de transformer les déchets en une ressource précieuse et de renforcer la sécurité énergétique du Royaume-Uni pour les décennies à venir. Ce consortium incarne une approche véritablement cyclique et écologique des solutions nucléaires, visant une transition énergétique plus propre et contribuant à démystifier certains des concepts traditionnels qui entourent l’industrie nucléaire. Notre expertise dans l’analyse des propriétés complexes des matériaux poreux sera déterminante pour garantir l’adéquation du graphite recyclé pour les réacteurs nucléaires de nouvelle génération, et nous sommes particulièrement ravis d’avoir l’occasion de renforcer nos relations avec l’université de Manchester – et nos partenaires industriels dans l’industrie nucléaire – grâce à cette initiative. »
ENLIGHT se concentrera également sur le développement des compétences afin d’élargir la communauté nationale de recherche sur le graphite et de former la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs spécialisés dans le graphite, essentiels à l’avenir de l’énergie propre au Royaume-Uni.
Source : U. Manchester
