Évaluation de la sûreté des réacteurs nucléaires à refroidissement par liquide en matière d’étanchéité
L’un des arguments les plus importants en faveur des réacteurs à neutrons rapides concerne leur sûreté. En utilisant un liquide de refroidissement à base de métal liquide, les réacteurs à neutrons rapides bénéficient de la conductivité thermique très élevée du métal. En théorie, un réacteur à neutrons rapides refroidi par un métal liquide peut s’arrêter sans dépasser les limites de température. La conception de réacteurs destinés à être utilisés avec des métaux liquides nécessite toutefois une compréhension complète des phénomènes thermohydrauliques les concernant, et c’est ce que le projet SESAME (thermal hydraulics Simulations and Experiments for the Safety Assessment of MEtal cooled reactors), financé par l’UE, s’efforce de fournir. Le projet s’est concentré sur le réacteur à neutrons rapides refroidi au plomb (LFR) et le réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium (SFR), considérés tous deux comme les technologies nucléaires les plus prometteuses pour les réacteurs de prochaine génération par le Forum international Génération IV (GIF). «L’objectif consistait à améliorer la sûreté des réacteurs à neutrons rapides à métaux liquides en mettant à disposition de nouveaux résultats expérimentaux relatifs à la sûreté et en améliorant les approches numériques», explique le Dr Mariano Tarantino, coordinateur du projet. «Cela permettra aux concepteurs de systèmes d’améliorer les équipements en rapport avec la sûreté, ce qui se traduira par une amélioration des normes et de la culture en matière de sûreté.» L’équipe du projet s’est concentrée sur quatre démonstrateurs européens: ASTRID [prototype industriel visant à confirmer les options d’innovation disponibles pour la technologie de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium (SFR)], ALFRED [démonstrateur de réacteur à neutrons rapides refroidi au plomb (LFR) en Roumanie], MYRRHA (système polyvalent d’irradiation à spectre neutronique rapide servant également d’installation pilote expérimentale pour la technologie LFR en Belgique) et SEALER (un petit réacteur suédois refroidi au plomb conçu pour la production commerciale d’électricité au Canada). Ils visaient spécifiquement à relever les défis prénormatifs et fondamentaux en matière de sûreté, auxquels ces démonstrateurs ont été confrontés. SESAME a présenté diverses approches numériques pour la conception et l’évaluation de la sûreté de ces réacteurs avancés. Il permet notamment de mieux comprendre les turbulences dans les assemblages de combustible, des phénomènes de mélange et de fluctuation de température se produisant dans une piscine de réacteurs, grâce à une base de données sur les propriétés et à des modèles avancés de flux de chaleur turbulents. Le projet: a envisagé plusieurs scénarios thermohydrauliques pour le cœur du réacteur, où l’on s’attend aux températures les plus élevées; a validé avec succès des approches de mécanique des fluides numérique (MFN) dans différents scénarios; a conçu un banc d’essai pour les expériences relatives à la convection naturelle et à la congélation du plomb dans une géométrie de type piscine; et a évalué la performance thermohydraulique d’une installation de type piscine LBE lors d’un accident avec perte de débit protégé (PLOFA). Des recommandations détaillées et un manuel Un autre résultat important du projet a pris la forme d’un ensemble de lignes directrices, y compris des recommandations pour la vérification, la validation et la quantification de l’incertitude en ce qui concerne l’utilisation des outils numériques pour les métaux liquides. «Un manuel a également été compilé et publié, mettant en évidence les principaux résultats du projet SESAME et comprenant également des contributions et des perspectives internationales. Ce manuel devrait constituer un bon point de départ pour les jeunes professionnels et les étudiants dans ce domaine particulier», déclare le Dr Tarantino. Dans l’ensemble, SESAME fournit la base de connaissances nécessaire à la construction de réacteurs à neutrons rapides à métal liquide, ainsi qu’une assistance aux organismes de réglementation et aux organisations chargées du soutien technique en Europe. Les nouvelles données expérimentales et les approches de simulation avancées développées dans le cadre du projet devraient favoriser les interactions entre les parties prenantes et la société civile en ce qui concerne la sûreté des réacteurs nucléaires, tandis que la base de connaissances du projet permettra à l’UE et à ses États membres d’élaborer et de mettre en œuvre des politiques de sécurité robustes.
Mots‑clés
SESAME, évaluation de la sûreté, nucléaire, refroidissement par liquide, production d’énergie, évaluation, directives, réacteur à neutrons rapides, métal liquide
