L’énergie nucléaire, souvent controversée, suscite un regain d’intérêt en raison de ses promesses en matière de sécurité et de durabilité. Anna Smith, chercheuse à l’Université de technologie de Delft (TU Delft), explore des technologies innovantes, notamment les réacteurs à sels fondus, qui pourraient transformer le paysage énergétique mondial.
Contrairement aux réacteurs actuels utilisant des pastilles de dioxyde d’uranium solide, les réacteurs à sels fondus emploient un combustible liquide. Cette différence fondamentale offre plusieurs avantages. Travaillant à pression atmosphérique, ces réacteurs produisent de la chaleur à des températures plus élevées, augmentant ainsi leur efficacité.
Selon leur conception, les réacteurs à sels fondus peuvent utiliser du thorium, abondant sur Terre et générant moins de déchets radioactifs à longue durée de vie, ou du plutonium provenant de déchets de réacteurs existants.
Anna Smith souligne l’importance de comprendre la chimie et les propriétés des sels fondus pendant le fonctionnement du réacteur. «Pour utiliser cette technologie, il faut d’abord comprendre comment la chimie et les propriétés du combustible à sels fondus évoluent durant l’opération du réacteur. Pour cela, nous construisons des modèles informatiques capables de prédire ces changements.»
Les défis expérimentaux
Les expériences menées par l’équipe de Smith sont complexes. «Les sels que nous utilisons contiennent de l’uranium et du thorium, qui sont radioactifs. Ils sont également sensibles à l’air et corrosifs à haute température. Pendant le fonctionnement du réacteur, la composition du sel change en raison de la fission. Tout cela rend difficile la prédiction des propriétés du sel.»
Les données disponibles étant limitées, des expériences spécifiques sont nécessaires pour comprendre les propriétés des sels à l’échelle atomique et les relier à des propriétés macroscopiques importantes telles que la capacité thermique, la densité, la viscosité et la conductivité thermique.
Phase de conception des réacteurs
Le modèle développé par le groupe de Smith sera utilisé par les entreprises souhaitant construire des réacteurs à sels fondus.
«Ils pourront l’utiliser lors de la phase de conception des réacteurs. Le modèle prédira si une conception avec une composition particulière de sels fondus est sûre et ce qui pourrait se produire dans différentes situations. Certaines start-ups espèrent construire un prototype de réacteur initial d’ici dix ans. Pour y parvenir, elles ont un besoin urgent de notre modèle.»
L’énergie nucléaire pourrait jouer un rôle crucial dans la transition énergétique. Plus les sources sans CO2 sont utilisées, mieux la demande croissante en électricité pourra être satisfaite.
«Il y a un besoin énorme d’énergie verte face au changement climatique. Je pense que nous devrions travailler vers un réseau intelligent auquel différentes sources d’énergie sont connectées. L’énergie nucléaire pourrait fournir une alimentation de base. Ce projet contribue à rendre cela possible.»
Les dons des anciens élèves permettraient à l’équipe de Smith de construire une nouvelle installation adaptée aux expériences à l’échelle atomique.
«Nous réalisons des expériences une fois par an en utilisant une installation spéciale à haute température dans un synchrotron en Allemagne ou en France. Ces installations disposent d’une radiation X intense et d’un flux élevé. Ce sont des expériences très exigeantes et nous sommes l’un des rares groupes de recherche au monde à les réaliser. Une meilleure installation de recherche nous permettrait d’obtenir beaucoup plus de données de cette semaine de tests et d’accélérer notre recherche.»
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Un tel réacteur prototype a déjà fonctionné au E.U. il y a de nombreuse années. Il aurait fallu encore des années de développement. Mais à l’époque des centrales à uranium et eau présurisée dont le développement était achevé ont été préférées.