MYRRHA : un moteur qui ronronne !

« Le cœur du réacteur de MYRRHA ne contient pas assez de matière fissile pour que la réaction en chaîne se poursuive spontanément. Il doit donc être alimenté en permanence par une source externe de neutrons. C’est là que l’accélérateur de particules entre en jeu », rappelle avant tout Wouter De Cock, ingénieur de projet au SCK CEN. L’installation produit et accélère des protons. Ces protons accélérés finissent par pénétrer dans le coeur du réacteur et entrent en collision avec un mélange liquide de plomb et de bismuth. Cet impact libère des neutrons rapides qui alimentent les réactions de fission. L’accélérateur de particules qui tirera les protons est actuellement en construction à Louvain-la-Neuve.

Les visiteurs réguliers constatent le développement continu de l’installation. Les ingénieurs du SCK CEN ajoutent systématiquement de nouveaux composants – et, en 2021, c’est au tour de l’électronique cruciale.

L’électronique que nous avons développée et installée l’année dernière garantit que le faisceau de protons reste stable pendant l’accélération », explique Wouter De Cock. Le système y parvient en exerçant des contrôles. « Les protons sortent d’une source d’ions, connaissent une première accélération dans le quadrupôle radiofréquence (RFQ), puis reçoivent de plus en plus d’énergie dans une chaîne d’aimants et de cavités. Au total, il y aura 19 cavités dans la section à basse énergie et 60 cavités supraconductrices dans l’accélérateur linéaire. Afin d’accélérer les protons, une certaine puissance est également nécessaire. Cette puissance est fournie par des amplificateurs puissants. Notre électronique contrôle l’interaction entre ces facteurs. Elle mesure, entre autres, la puissance reçue par les cavités, la puissance délivrée par les amplificateurs et la chute de tension qui se produit dans les premières millisecondes après la mise en marche de l’accélérateur de particules. Grâce à toutes ces mesures, nous pouvons ajuster l’input des amplificateurs pour que les protons reçoivent une poussée accélératrice exactement au bon moment. »

En outre, le nouveau système installé contrôle également la fréquence à laquelle les cavités fonctionnent. Une fréquence correcte est importante pour réduire les pertes d’énergie. Pour régler précisément la fréquence, les scientifiques introduisent une « barre » dans la cavité. L’expert la compare à un trombone à coulisse. « En allongeant la coulisse d’accord de la trompette, le musicien raccourcit ou allonge la longueur du tube. Cela modifie la hauteur ou la fréquence. La barre modifie l’environnement dans la cavité et donc le ton, ou la fréquence. Grâce à ce système de contrôle, nous savons si un ajustement de la fréquence est nécessaire. »

Une expérience française précieuse

L’accélérateur de particules est équipé de plusieurs systèmes de contrôle. « En fait, chaque composant possède sa propre électronique », précise Wouter De Cock. Les ingénieurs du SCK CEN ont construit le système de contrôle des cavités qui fonctionnent à température ambiante. Pour les cavités fonctionnant sous supraconductivité, le centre de recherche nucléaire s’appuie sur le laboratoire français ICJ Lab. « L’institut de recherche d’Orsay est expérimenté dans la construction de tels systèmes, par exemple pour GANIL, l’un des accélérateurs d’ions lourds les plus puissants au monde. Il met donc sa riche expérience éprouvée au service du développement de notre accélérateur de particules MYRRHA. Ensemble, nous assurons sa fiabilité. »

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