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BR2 - Belgian Reactor 2

Une cuve (de réacteur) remplie de solutions médicales

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Un des réacteurs de recherche les plus puissants au monde

Belgian Reactor 2 (BR2) est un réacteur d'essai de matériaux. Depuis sa mise en service en 1962, il est l'un des réacteurs de recherche les plus puissants au monde. En testant les combustibles et les matériaux nucléaires, le BR2 contribue à garantir la sûreté des installations nucléaires actuelles et futures.

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Le réacteur de recherche est également un acteur essentiel de l'approvisionnement mondial en radio-isotopes, en particulier pour le monde médical. En médecine nucléaire, les radio-isotopes sont utilisés pour diagnostiquer et traiter certaines maladies, dont le cancer.

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Nous retrouvons d'autres applications de BR2 dans la production de radio-isotopes pour l'industrie et la production de semi-conducteurs de haute qualité (silicium dopé). Ces semi‑conducteurs constituent le matériau de base des composants électroniques haute puissance tels que nous les trouvons, par exemple, dans les systèmes d'énergie solaire et éolienne, les voitures hybrides et les trains à grande vitesse. 

Certificat de qualité du BR2

🎞️ Jetez un coup d'œil au BR2.

Les cycles du BR2

Le réacteur BR2 fonctionne selon un schéma comportant plusieurs cycles successifs comprenant une période d'arrêt et une période de fonctionnement (généralement 21 jours). L'objectif principal du réacteur BR2 est l'irradiation de matériaux sous un flux de neutrons élevé (flux maximal de neutrons thermiques de l'ordre de 1015 n.cm-2s-1). Ces matériaux sont placés dans des installations dont la complexité dépend de la nature de l'irradiation et de l'objectif visé. La charge du réacteur (éléments combustibles, barres de contrôle) est préparée en fonction des objectifs des testeurs ; elle est adaptée à chaque cycle.

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Composition du BR2

Le BR2 est refroidi par de l'eau pressurisée (valeur nominale : 1,235 MPa ou 12,6 kg/cm2 à l'entrée du réacteur). Elle sert également de modérateur. La matrice en béryllium est composée de 79 canaux hexagonaux contenant les éléments fissiles, barres de contrôle et divers expériences et bouchons en béryllium. Les éléments combustibles sont composés de six tubes concentriques (parfois moins) constitués d'un composé d'uranium et d'aluminium et fabriqués selon la technique de la métallurgie des poudres. Les plaques ainsi produites sont recouvertes sur les deux faces d'un revêtement en alliage d'aluminium. L'uranium utilisé est fortement enrichi (90 à 93 %) en isotope 235U ; des enrichissements plus faibles pourront être utilisés à l'avenir, de préférence avec une densité d'uranium accrue dans les plaques de matières fissibles. Les éléments contiennent généralement des absorbeurs de neutrons combustibles (B4C, Sm2O3) dans les plaques de matières fissibles.

Le réacteur est placé dans un bassin (la piscine du réacteur) dans laquelle le niveau d'eau (plus de 7 m au-dessus du couvercle supérieur) est tel qu'il offre une protection adéquate au personnel pendant le fonctionnement du réacteur. Pendant les périodes d'arrêt du réacteur, le niveau d'eau est abaissé pour permettre l'accès au couvercle. Deux bassins auxiliaires servent au stockage sous eau des matériaux irradiés et à l'irradiation gamma au moyen d'éléments combustibles ou de barres de contrôle, déchargés du réacteur. Le refroidissement du réacteur est assuré par la circulation forcée de l'eau qui entre dans la cuve par le haut et en sort par le bas.

Le complexe BR2

Le réacteur, les trois bassins et la salle de contrôle du réacteur se trouvent dans un bâtiment métallique, sous la forme d'un cylindre surmonté d'une coupole dont la densité est régulièrement contrôlée. Dans un bâtiment attenant (bâtiment des machines) se trouvent plusieurs installations auxiliaires : un canal de stockage sous eau, relié à la piscine du réacteur par une conduite de transfert ; des cellules de démantèlement reliées au canal de stockage ; les pompes et les échangeurs de chaleur du circuit de refroidissement primaire du réacteur ; les installations de nettoyage des différents circuits ; etc. D'autres bâtiments abritent les ventilateurs, les filtres à air, les groupes auxiliaires électriques, les compresseurs d'air, les installations de réception et d'inspection des matériaux destinés au réacteur, etc.

Barres de contrôle

Il existe deux types de barres de contrôle dans le BR2 :

  • un type pour la compensation et la sûreté.
    Elles peuvent être relâchées dans le réacteur pour provoquer un arrêt rapide ;
  • et un autre type pour la régulation.
    Ces barres de contrôle sont reliées en permanence à leur mécanisme de déplacement et ne peuvent donc pas contribuer à ce type d'arrêt.

Leur partie absorbante est constituée de cadmium revêtu d'aluminium. Chaque barre se déplace dans un tube-guide muni de trous de refroidissement.

Moniteurs et détecteurs

L'instrumentation nucléaire se compose de moniteurs à neutrons et de détecteurs de rayonnements, situés en partie contre le réacteur et en partie près du circuit primaire à la sortie du réacteur. Ils émettent des alarmes et peuvent ordonner une diminution automatique de la puissance du réacteur. La vitesse de cette réduction dépend de la gravité de l'anomalie identifiée. Des actions similaires peuvent être ordonnées par toute une série de moniteurs couvrant le débit de refroidissement, la pression et la température de l'eau de refroidissement, la contamination ou le rayonnement dans les circuits d'eau ou les locaux, les pannes d'alimentation électrique ou d'air comprimé ou les expériences.

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La matrice de béryllium

La matrice de béryllium, qui a déjà été renouvelée trois fois (en 1980, 1996 et 2016), est constituée d'un grand nombre de barres, sous forme de prismes hexagonaux avec alésages cylindriques (ceux-ci forment les canaux du réacteur), assemblés de manière à se rapprocher d'une structure cylindrique. Elle est placée dans la partie centrale de la cuve du réacteur. Cette cuve, en alliage d'aluminium, comprend une partie supérieure et une partie inférieure, en forme de cônes tronqués, reliées de part et d'autre au cylindre central.

Des couvercles en acier inoxydable scellent la cuve aux deux extrémités. Le couvercle supérieur présente 79 ouvertures circulaires, correspondant aux 79 conduits de la section centrale en béryllium. Chaque ouverture est reliée à l'un de ces conduits par un tube-guide ; les ouvertures sont obturées par des bouchons pendant le fonctionnement du réacteur. Le couvercle inférieur comporte 18 ouvertures rondes, normalement obturées par des bouchons et également reliées aux conduits du réacteur. Elles permettent de passer des installations expérimentales à une chambre blindée, située sous le réacteur.

Dans les conduits de la matrice en béryllium peuvent être insérés des éléments combustibles, des barres de contrôle et de sûreté, des barres de régulation, des expériences à irradier ou des bouchons en béryllium ; la configuration obtenue au moyen de ces éléments dépend des exigences expérimentales et des critères à respecter pour assurer la sûreté opérationnelle pendant le cycle d'irradiation.

Déchets et effluents

Les déchets solides et liquides sont collectés et envoyés dans les installations de traitement des déchets de Belgoprocess. Les effluents gazeux, après filtration, sont évacués par une cheminée de 60 mètres de haut. Il est possible de purifier l'atmosphère du bâtiment du réacteur et des cellules au moyen de filtres à charbon actif. Un système étendu mesure l'activité de l'eau des circuits primaire et secondaire, de l'eau des piscines et du canal de stockage dans le bâtiment des machines, de l'atmosphère du bâtiment du réacteur, de l'air évacué par la cheminée, etc.

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