Le CEA va se doter d'un réacteur expérimental, à Cadarache, indispensable pour préparer la quatrième génération de centrales à neutrons rapides.
La construction de cet équipement de 500 millions d'euros débutera prochainement, mais il n'entrera en service qu'en 2014.
Indifférente aux débats de la présidentielle sur l'avenir de l'atome français, la science nucléaire repasse à l'offensive. Le CEA (Commissariat à l'énergie atomique), EDF, Areva et le gouvernement vont signer aujourd'hui le lancement du futur réacteur de recherche Jules-Horowitz, à Cadarache (Provence). « Cela fait trente ans qu'aucun réacteur expérimental n'a été construit », rappelle Alain Bugat, administrateur général au CEA. La construction de cet équipement de 500 millions d'euros débutera prochainement, mais il n'entrera en service qu'en 2014.
Le CEA se dote ainsi d'un outil indispensable pour préparer la quatrième génération de réacteurs électrogènes à neutrons rapides. Il remplacera son ancêtre Osiris, actuellement installé au centre de Marcoule, et servira à tester les nouveaux matériaux qu'implique la conception de ces systèmes très éprouvants pour les pièces contenues dans leurs coeurs.
Des essais indispensables
Actuellement, les gaines contenant les pastilles de combustible ainsi que les différents éléments du coeur des réacteurs classiques à eau pressurisée sont déjà à rude épreuve. Non seulement ils doivent encaisser des efforts mécaniques et des températures élevées, mais les réactions de fissions bombardent durement ces matériaux. En permanence, la fission d'un noyau d'uranium dégage un neutron qui part lui-même casser un autre noyau de combustible. Certains neutrons parviennent à déplacer un atome des matériaux présents dans le coeur. Ce choc provoque alors le mouvement de plusieurs milliers d'atomes voisins qui finissent par revenir à une position d'équilibre, mais il subsiste toujours des « trous » qui fragilisent le matériau à la longue. Avec des effets variés : il peut gonfler, se fissurer, devenir tout mou, durcir ou ne plus assurer les fonctions de confinement des déchets.
Or les futurs réacteurs rapides connaîtront des flux de neutrons de cinq à dix fois supérieurs. « En moyenne, l'acier du coeur des centrales actuelles subit des flux de 2 dpa [déplacements par atome]. Les coeurs des futures filières à gaz encaisseront plutôt une quinzaine de dpa, ceux à sodium jusqu'à 40 dpa », chiffre Daniel Iracane, chef du projet RJH.
De gros progrès ont été réalisés depuis une vingtaine d'années dans la modélisation des bombardements neutroniques de matériaux. Alain Bugat explique que les codes de calcul savent désormais décrire ces phénomènes atome par atome. Les essais restent pourtant indispensables pour valider ces prédictions. C'est pourquoi RJH pourra se contenter de ne tester que des échantillons de quelques dizaines de centimètres. Son coeur ne dépassera pas le volume d'une machine à laver, mais l'emprise de l'installation complète sur le site de Cadarache atteindra tout de même 6 hectares.
Sa puissance sera limitée à 100 mégawatts, un dixième d'une tranche classique, car son objectif principal est d'offrir un flux de neutron élevé. Il correspondra à 15 dpa, à comparer aux 5-6 dpa d'Osiris. RJH recréera donc bien les conditions des réacteurs à gaz de quatrième génération, mais moins bien que ceux à sodium. Le CEA relativise cette faiblesse en expliquant avoir accumulé beaucoup d'expérience sur Phénix et Superphénix. Ces performances permettront aussi de tester des cycles de vieillissement accéléré de pièces pour les centrales actuelles à eau pressurisée. Les ingénieurs prévoient de prolonger la vie du parc actuel de 2025 à 2050, ce qui implique des précautions. Ce type de réacteur d'essais peut aussi servir à tester des conditions d'utilisation plus poussée des matériaux. Il suffit pour cela d'augmenter la puissance du réacteur ou de ralentir le refroidissement du combustible. Ces expériences servent à sécuriser des fonctionnements plus productifs des réacteurs. Le CEA explique que, depuis leur installation, les travaux de ce type ont conduit le parc français à produire deux fois plus d'électricité qu'au début avec la même quantité de combustible.
Trois familles de matériaux subiront les foudres de RJH. Les aciers et le zirconium actuellement utilisés seront améliorés. Par ailleurs, de nouveau alliages métalliques du type ODS pourraient résister à des températures plus fortes, grâce à l'intégration de points de résistance (oxydes). La troisième famille concerne les matériaux céramiques fibrés, déjà utilisés en aéronautique, mais peu connus sous irradiation.
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