Le BR2 en route pour une première mondiale
Le dossier de sûreté pour passer à l'uranium faiblement enrichi a été soumis à l'AFCN
Le SCK CEN souhaite faire fonctionner son réacteur de recherche BR2 avec de l'uranium faiblement enrichi. En changeant de combustible, le centre de recherche contribue à empêcher la propagation potentielle d'uranium hautement enrichi, un potentiel composant des armes nucléaires. Après de nombreux tests, le temps est venu de passer à la transition, mais l'Agence fédérale de Contrôle nucléaire (AFCN) doit encore donner son accord. « Pour cela, nous leur avons soumis aujourd'hui un dossier de sûreté complet », a déclaré Steven Van Dyck, directeur du BR2. « Dès que l'agence aura donné son feu vert, la voie sera ouverte à une nouvelle première mondiale pour le SCK CEN. »
Le centre de recherche nucléaire SCK CEN prévoit de remplacer le combustible de son réacteur de recherche BR2 par une variante faiblement enrichie. « L'Agence fédérale de Contrôle nucléaire (AFCN) est l'autorité de régulation nucléaire en Belgique. Nous devons leur prouver que notre combustible nouvellement développé est tout aussi sûr », apprenait-on lors d'un test crucial en 2023. Lors de ce test, trois éléments combustibles d'essai faiblement enrichis ont tourné à plein régime dans le cœur du réacteur pour la première fois, tout comme leurs homologues hautement enrichis. « Entre-temps, tous les tests de qualification et de validation ont été réalisés et le dossier de sûreté est étayé. Pour nous, le temps est venu de passer à la transition, mais avant cela, l'AFCN doit encore donner son accord », a poursuivi Steven Van Dyck. L’Agence le fait sur la base d'un dossier de sûreté détaillé. À ce jour, ce dossier est sur la table de l'AFCN, qui suit de près ce projet depuis le début.
Feu vert pour une première mondiale
Dès que nous recevrons l'accord, la Belgique ne devra plus importer d'uranium hautement enrichi pour le réacteur de recherche BR2. Le centre de recherche nucléaire SCK CEN contribue activement à réduire le risque d’utilisation malveillante de cette matière et, par conséquent, à la non-prolifération pour parvenir à un monde plus sûr sur le plan nucléaire. Cette contribution est une première mondiale d’envergure. « Notre réacteur de recherche BR2 serait alors le premier réacteur de recherche à combustible de haute performance au monde basé sur de l'uranium faiblement enrichi », s'enthousiasme Steven Van Dyck.
Coopération avec les États-Unis
Le réacteur de recherche BR2 joue un rôle vital dans l'approvisionnement mondial en radio-isotopes médicaux, les tests de matériaux et la qualification des combustibles nouvellement développés. Il est crucial que le BR2 puisse continuer à remplir sa mission sociale. Cela a nécessité un fameux travail de développement. « Dans l'uranium hautement enrichi, nous pouvons fissionner presque tous les atomes d'uranium. Dans l'uranium faiblement enrichi, seul un atome sur cinq est fissile. C'est comme si un conducteur remplissait le réservoir de sa voiture avec 20 % d'essence et 80 % d'eau, mais qu'il voulait parcourir la même distance à la même vitesse », explique le coordinateur du projet, Jared Wight (SCK CEN). Les experts du SCK CEN ont réussi à relever ce défi technique en collaboration avec la National Nuclear Security Administration du Département de l’Énergie des États-Unis (DOE/NNSA) et l'Argonne National Laboratory.
« En 2027, le BR2 sera le premier réacteur de recherche de haute performance à être converti au combustible à base d’uranium faiblement enrichi à teneur élevée (HALEU), ce qui constituera une avancée majeure pour nos efforts mondiaux en matière de non-prolifération », déclare le Dr Matthew Napoli, Deputy Administrator of Defense Nuclear Nonproliferation au sein de la DOE/NNSA. « Grâce à l'excellente collaboration entre la DOE/NNSA et le SCK CEN, nous sommes sur le point de réaliser une avancée majeure dans la conception du combustible nucléaire, qui renforcera la sécurité et la sûreté tant aux États-Unis qu'en Belgique. »
Transition graduelle
Selon le planning actuel, moyennant l'approbation de l'AFCN, les premiers éléments combustibles faiblement enrichis devraient être chargés dans le cœur du réacteur en 2027. « Nous parlons des "premiers" éléments combustibles, car la conversion sera progressive », souligne Steven Van Dyck. À chaque cycle du réacteur, seule une partie des éléments combustibles est renouvelée. « Il faudra donc plusieurs années avant que le cœur du réacteur ne soit entièrement converti. »
Tests poussés
Le combustible a fait l'objet de tout un processus de développement, car le BR2 doit conserver les mêmes performances techniques avec de l'uranium faiblement enrichi. « Nous avons d'abord traité le combustible en plaques distinctes. Nous les avons testées dans des conditions modérées », explique Jared Wight. « Lors de cette phase, nous avons maintenu la puissance du réacteur et le burnup fraction (le degré de combustion de la matière fissile) à un niveau délibérément bas ». Cette phase a été suivie d'une deuxième phase de tests lors de laquelle ces plaques de combustible ont été exposées à une puissance et à des taux de fission plus élevés. Ce n'est que dans la troisième phase que les experts ont transformé les plaques en trois éléments combustibles d'essai, tels qu'ils seront utilisés dans le réacteur. « Deux d'entre eux ont été irradiés dans des conditions opérationnelles normales. Nous en avons chargé un au-delà des limites habituelles, et même au-delà de ce qu'exigent les directives internationales en matière de qualification des combustibles », a-t-il poursuivi. Une inspection visuelle approfondie et un test d'étanchéité ont suivi chaque irradiation.
Après cette inspection visuelle, les experts se sont concentrés sur les structures sous-jacentes. « Chaque élément se compose de 18 plaques de combustible individuelles. À partir de deux éléments, chacun soumis à une puissance différente, nous avons extrait six plaques pour les examiner de près. L'objectif est de détecter les anomalies microscopiques et les irrégularités plus profondes. L'ensemble de ces analyses nous permet d'avoir une vision globale du comportement du nouveau combustible. Cette image confirme clairement que, pendant toutes les phases de démonstration, le combustible est resté stable, a fonctionné de manière sûre et prévisible, et a atteint les mêmes performances techniques que sa variante hautement enrichie », conclut Jared Wight.
