Les réacteurs nucléaires de nouvelle génération font l’objet d’une attention particulière dans le cadre des efforts visant à atteindre les objectifs en matière d’énergie propre. Le Laboratoire national d’Argonne, aux États-Unis, joue un rôle crucial dans ce domaine grâce à une installation unique en son genre.
Le Laboratoire national d’Argonne, relevant du Département de l’Énergie des États-Unis, abrite une installation de simulation nommée Installation d’essai d’élimination de la chaleur par convection naturelle (NSTF). Cette plateforme expérimentale permet de reproduire les conditions d’un réacteur nucléaire à l’échelle 1:2.
L’objectif principal du NSTF est d’étudier le fonctionnement des systèmes de sécurité passifs. Ces dispositifs innovants sont conçus pour refroidir un réacteur sans intervention humaine ni apport d’énergie externe en cas d’incident.
Matthew Jasica, ingénieur nucléaire au sein du groupe Reactor Safety Testing and Analysis d’Argonne, précise : «Le NSTF a été minutieusement conçu pour garantir que les phénomènes physiques observés dans l’installation représentent fidèlement ceux impliqués dans un réacteur réel à pleine échelle.»
Les expériences menées au NSTF génèrent des données de haute qualité, certifiées selon la norme National Quality Assurance-1 (NQA-1). Ces informations précieuses sont partagées avec les fabricants et les autorités de régulation pour valider les modèles informatiques et guider l’homologation de nouveaux réacteurs et composants.
M. Jasica souligne l’importance de ces données : «Nous recevons des demandes de données de la part des acteurs de l’industrie et de la Commission de réglementation nucléaire pour s’assurer que les résultats de leurs modèles reflètent la réalité.»
L’un des défis majeurs dans la conception des réacteurs nucléaires est la gestion de la chaleur résiduelle après l’arrêt du réacteur. Le NSTF permet de tester un type spécifique de système de sécurité passif appelé système de refroidissement de la cavité du réacteur à base d’eau.
Bien qu’aucun combustible nucléaire ne soit présent dans l’installation, les conditions d’un cœur de réacteur sont reproduites à l’aide de puissants radiateurs électriques. L’équipe du NSTF étudie minutieusement le comportement du système dans diverses situations, y compris des scénarios d’accident.
Initialement construit dans les années 1980, le NSTF a été adapté au fil du temps pour répondre aux besoins changeants de l’industrie nucléaire. Après avoir étudié les systèmes de sécurité passifs à air jusqu’en 2018, l’installation se concentre désormais sur les configurations à base d’eau.
M. Jasica conclut : «Notre installation s’adapte en permanence aux besoins évolutifs de l’industrie nucléaire. Ce type de science ouverte est essentiel pour le développement et l’exploitation à long terme de la prochaine génération de centrales nucléaires.»
Légende illustration : Matthew Jasica est membre d’une petite équipe qui effectue des essais expérimentaux à grande échelle sur les réacteurs et leurs composants au NSTF. Crédit / Argonne National Laboratory.
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